化工機械基礎試題及答案

1、2003.6化工機械基礎試題答案（48學時）一、名詞解釋（10分）1、無力矩理論：在旋轉薄殼的受力分析中忽略了彎矩的作用，該情況下的應力狀態(tài)和承受內(nèi)壓的薄膜相似，又稱薄膜理論。2、法蘭的公稱壓力：以 16MnR在200 C時的力學性能為基礎，其最大操作壓力即為具有該尺寸法蘭的公稱壓力。3、泊松比：彈性階段桿件的橫向應變與軸向應變之比的絕對值，稱為橫向變形系數(shù)或泊松比。是一無量綱的量，其數(shù)值隨材料而異，也是通過試驗測定的。v =-34、同素異構轉變：在固態(tài)下晶體構造隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱同素異構轉變。5、 熱脆：硫以FeS的形態(tài)存在于鋼中，F(xiàn)eS和Fe形成低熔點（985°C）化合物，

2、而鋼材的熱加工溫度一般在1150OC-1200OC以上，當鋼材熱加工時由于FeS化合物的過早熔化而導致工件開裂，稱為“熱脆”。二. 作圖題（共10分）根據(jù)受力圖畫出剪力圖和彎矩圖（10分）qa2q1 r 1'三、問答題（共26分）1. Q235-A F代表普通碳素鋼（鋼種），其中Q為_屈服強度的頭一個拼音字母 _, 235為_屈服強度值 A表示_質量等級_,F表示_沸騰鋼;0Cr18Ni9代表 鉻鎳不銹鋼_ （鋼種），18表示 含鉻18% , 9表示 含鎳9% ; ZL7代表 鑄鋁 （鋼種）；H80代表 黃銅_ （鋼種），80表示平均含銅80%。（ 5分）2 埋弧自動焊的優(yōu)缺點是什么？

3、不銹鋼焊接采用何種方法及其特點是什么？（5分）埋弧自動焊的優(yōu)點：1）生產(chǎn)效率高；2）焊縫質量高；3）勞動條件好缺點：不及手工電弧焊靈活，工件邊緣準備和裝配質量要求高、費工時，必須嚴格控制 焊接規(guī)范。不銹鋼焊接可采用氬弧焊，用氬氣為保護介質，是惰性氣體，既不與金屬起化學反應也 不溶于液態(tài)金屬，可避免焊接缺陷，獲得高質量的焊縫。3 什么是外壓容器的失穩(wěn)？簡述外壓容器側向失穩(wěn)的形式并說明如何通過失穩(wěn)形勢判斷外壓容器的類型？（8分）容器強度足夠，卻突然失去原有的形狀，筒壁被壓癟或發(fā)生褶皺，筒壁的圓環(huán)截面一瞬 間變成了曲波形，這種現(xiàn)象稱為彈性失穩(wěn)。其實質是容器筒壁內(nèi)的應力狀態(tài)有單純的壓應力平衡躍變?yōu)橹饕?/p>

4、受彎曲應力的新平衡。側向失穩(wěn)時殼體斷面由原來的圓形被壓癟而呈現(xiàn)波形，產(chǎn)生的波形數(shù)n=2時，為長圓筒；n>2時，為短圓筒；如只發(fā)生強度破壞，無失穩(wěn)則為剛性筒。4、下列容器屬一、二、三類容器的哪一類？（8分）（1）直徑為2000mm設計壓力為10Mpa的廢熱鍋爐（2）設計壓力為0.6Mpa的氟化氫氣體儲罐（3）設計壓力為1.0Mpa的搪玻璃壓力容器（4）p為4Mpa的劇毒介質容器（1）為三類容器；（2）為二類容器；（3）為二類容器；（4）為三類容器。四、計算題（共54分）1、一個低合金鋼內(nèi)壓反應釜，內(nèi)徑Dj = 1000mm，工作壓力2.0MPa （裝有安全閥），工作溫度3000C，釜體采用

5、單面手工電弧焊（有墊板），全部無損探傷，內(nèi)部介質有輕微腐蝕性，試設計反應釜筒體壁厚，并校核水壓試驗強度。（J =144MPa» l-170MPa j =345MPa，二T =卩丁 Die 乞 0.9 七 s） （10 分）26表鋼板負偏差C （mr）鋼板厚度6782526 3032 3436 4042 5052 60負偏差0.60.80.911.11.21.3解：設壁厚 11mm, C1 = 0.8mm, C2 =1mm.c-ceo："c"m:."e.*f；:oOh. ""“odHw.:,沁*"*:.»*0&quo

6、t;-""*.” .:ag"oc;pq=” to：. 8pDi2 1.05 10001.8 二 9.97mm圓整為規(guī)格鋼板,水壓試驗校核:-T2 144 0.9-2 1.05、.n = 10mm 厚。Pt Di e1.25 2 1.051701441000 8.22e2 8.2= 190.5MPa096=0.9 0.9 345 =279.5MPa ,-T0.9二s，所以水壓試驗時強度足夠。2、低碳鋼外壓圓筒，外徑 D。= 1040mm,測量壁厚為20mm，內(nèi)部介質無腐蝕性，鋼板300mm，求該筒負偏差C0.8mm，筒體長5000mm，兩側為橢圓封頭，凸面高度體的許

7、用外壓。（彈性模量為2 105MPa）（ 6 分）'/a2.519.2、pcr =2.59 2 e50404.80M P a，5200 'pcr= 1.6MPa1040 解：Lcr -1.17 10408955mm 屬短圓筒,19.211040 丿3、截面直桿如圖，已知:2 2A 二 2cm ， A2 二 4cm，Ai解:A3 二 6cm2，E =200GN /m，求出各截面的軸20kN力，畫出軸力圖，并求桿的總伸長。(10 分)Im1. Bra20kH(-)50kNR L1 P2 L2 P3 L3L 2 233EA1EAEA3-20 1.0 10320 1.5 103+200

8、 109 2 10°200 109 4 10*-50燈.2 燈03+200 109 6 10*_4-6.25 10 m - -0.625mm臂梁的撓曲線方程和自由端的撓度和轉角。 解：（12 分）M max y max32 100.05/2= 163MPamaxJ Z兀40.054644、已知 E =200GPa，梁的直徑為 50mm M =2kN.m ,a = 0.2m , L = 0.3m，求危險橫截面上最大正應力，并求懸EJzf ： = -M，積分:EJz f = -Mx D，EJz f -Mx2 Dx F2邊界條件：x = 0時,f -0, r-0，解得：F =0, D =0

9、懸臂梁的撓曲線方程為：f x -1.63 10x2,( 0X a)2EJ ZM 2# Ma Ma aa”fa-x-a(x ) - -6.52 10 (x-0.1), a_x_l2EJZEJZEJZ2自由端的轉角： -C= -6.52 10 radEJZ自由端的撓度：fB 二 fc-c(L-a)(L-旦)=-1.30 10mEJZ25、如圖所示，扭矩M n =2kN.m，軸向力P =100kN，作用在直徑D二50mm的鋼軸上Mn.c-ceo："c"m:."e.*f；:oOh. ""“odHw.:,沁*"*:.»*0"

10、-""*.” .:ag"oc;pq=” "” 8若卜I -170MPa，求圓軸外圓周的危險點A處(1)主應力的大小;(2)主平面位置;解:6、(3)最大剪應力;max二 mintg2：因為maxr3(4)分別用第三、第四強度理論計算該點的相當應力。二-50.93MPa，+ CT-0xy二-81.49MPa（12 分）1659.92M P axy-110.84M P a2 xy-y，= 59.92MPa-1»3.20max450=0-85.38MPa3 =170.8MPa <2 +9二 4設備法蘭的操作溫度為-36.320 或53.680所以0 max二 53.68°=110.84MPa21= 150.1MPa <280°C,工作壓力為 0.4MPa，當材料為 Q235-A和15MnVR 時應分別按何種公稱壓力級別確定法蘭的幾何尺寸。（4分）':dig.："： .：.：；：.；：；：» 447甲S.Zffi平黑送蘭的錄女允許工作質力皿FrPN工作at璧e250w350Q235-A hBt) 15fl，M0 13 :U.S15MnVRo,y II W| D.M |。必C.60*Q2?5-A?B0*驢0.33ttISMnVR0.649