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一、填空
力学基础部分
1．在外力的作用下 , 杆件可产生变形的基本形式为轴向拉、压、剪切、扭转、曲折。

2．就所受外力而言 , 受剪切直杆与受弯的梁两者之间的差异是受剪横向外力作
用线相距很近、受弯横向外力作用线相距很远。

3．从工程意义上讲 , 资料的损坏可分为二类 , 一类是脆性断裂损坏 , 应采纳第一或二强度理论解说其损坏原由；另一类是服气流动损坏, 应采纳第三或四强度理论解说其损坏原由。

4．碳钢和铸铁都是铁塑性资料；而铸铁是典型的脆性资料。

和碳构成的合金 ,可是它们却有特别显然的性能差异 , 低碳钢是典型的
5．碳钢和铸铁都是铁和碳构成的合金。

一般来说, 对钢材性能有害的元素是硫和磷 , 其有害作用主要表此刻硫使钢材发生热脆 , 磷使钢材发生冷脆。

6．碳钢和铸铁中的主要化学元素除铁外还有碳 2.11% 时为碳钢；假如构成的合金中碳含量大于 2.11% 时为铸铁。

, 假如构成的合金中碳含量小于
7．就钢材的含碳量而言, 制造压力容器用钢与制造机器零件用钢的主要差异是
制造容器用低碳钢, 而制造机器零件用中碳钢。

其主要原由是低碳钢有优秀的塑
性与焊接性能 , 中碳钢可以经过调质提升其综合机械性能。

8．从应力角度看 , 等壁厚、内径和内压均同样的球形容器比圆筒形容器拥有优胜
性 , 两者经向应力同样 , 而周向（环向） 2 倍。

应力不同样 , 圆筒形容器是球形容
器
9．受气体内压的锥形壳体 , 壳体上的薄膜应力随距锥顶经向距离的增大而增大 , 锥顶处应力为零 , 最大应力位于锥底处。

10．标准椭圆形封头的长、短半轴之比等于 2, 这类封头的最大拉应力位于椭圆壳
体的极点处 , 最大压应力位于壳体的赤道。

11．标准椭圆形封头最大拉应力位于椭圆壳体的极点处 , 位于壳体的赤道出现经向的最大压应力 , 其绝对值与最大拉应力值相等。

12．边沿应力的两个基本特点是局部性, 自限性。

13．圆锥壳与圆柱壳的连结点 A 处圆锥壳的第一主曲率半径为_______, 第二主曲率半径为 ________。

锥顶处 B 点的第一主曲率半径为 __________,第二主曲率半径为 _________。

15．我国钢制压力容器常例设计所依据的国家标准的名称是《钢制压力容器》 , 标准号是 GB150-1998。

16．关于用钢板卷焊的压力容器筒体 , 用它的内径作为其公称直径 , 假如压力容器筒体是用无缝钢管直接截取的 , 规定用钢管的外径作为其公称直径。

17．钢板卷制的容器的公称直径是其内径, 钢管束作的容器的公称直径是其外径；管子的公称直径既不是管子的内径也不是管子的外径, 而是与管子外径相对应的一个数值。

18．壳体加工成形后不包含腐化裕量的最小厚度 , 关于碳素钢、、低合金钢制压力容器 , 不小于 3mm；关于高合金钢制压力容器不小于 2mm。

19.金属资料的腐化按损坏的形式分为均匀腐化与非均匀腐化, 此中均匀腐化在
容器设计阶段考虑腐化裕量即可保证容器强度。

间的关系应当是Pc≥P≥Pk≥Pw。

21．设计压力 P, 最大工作压力 Pw,安全阀的起跳压力 Pk与赞成最大工作压力 [P],
四者之间的关系应是 [P] ≥P≥Pk≥Pw。

22．压力容器的主要受压元件有压力容器筒体、封头（端盖）、人孔法兰、人孔接收、开孔补强圈、设施法兰、换热器的管板和换热管、膨胀节、M36以上的设施主螺栓、公称直径大于 250mm的接收及管法兰等。

（选 5 个）
23．进行压力容器零零件的机械设计应知足强度、刚度、坚固性、长久性、气密
性、节俭资料和便于制造、运输、安装、操作及维修均应方便等要求。

（选 5 个）24．钢制圆筒形容器 Di=2000mm,内压 P=0.2Mpa,资料 [ σ]t=113Mpa, φ =1, 则容器的最小壁厚δ min 应为 3mm。

25．图纸注明的容器壳体壁厚指的是名义厚度δ n, 可以用来蒙受介质压力的厚度
是有效厚度δ e。

标准零零件采纳
26．压力容器用法兰有甲型平焊、乙型平焊、长颈对焊三种构造型式。

27．压力容器开孔补强构造主要有补强圈补强、厚壁管补强、整锻件补强三种。

28．中低压法兰密封面形式常用的有平面型、凹凸型、榫槽型三种。

29．中压容器的压力范围是 1.6MPa≤ P<10Mpa。

二、回答以下问题
1.增强圈和补强圈的作用有什么不同样？
增强圈用来缩短外压容器的计算长度, 提升外压容器的抗失稳能力, 而补强圈用
来
进行开孔扑强 , 降低开孔接收处的应力集中系数。

2.标准椭圆形封头在蒙受内压时规定其δ e≥0.15%Di, 为何？
标准椭圆形封头在蒙受内压时 , 在赤道处产生环向压缩薄膜应力 , 如封头的厚度过薄 , 封头在赤道处可能被压出褶皱 , 发生失稳。

为防范失稳现象发生 , 规定其δ e
≥0.15%Di。

3.什么是金属资料的高温蠕变现象？
金属资料在高温时 , 在必然的应力下 , 应变随时间连续而增添 , 渐渐产生塑性变形
的现象。

4.等面积补强法的原则是什么？
处于有效补强范围内的可起补强作用的金属截面积等于或大雨开孔所削去的壳
体承压所需的理论截面积。

5.什么是“ 18-8 ”钢的晶间腐化？
“ 18-8 ”钢在 450℃-850 ℃短时加热时 , 晶间处 C 与 Cr 发生反响 , 而晶粒内部的Cr 来不及向晶界扩散 , 使晶界成为“贫 Cr 区” , 其含量低于钝化所需的最低含 Cr
量（12.5%）, 进而在腐化介质中 , 晶界处被腐化。

这类现象称为“ 18-8 ”钢的
晶间腐化。

6. 利用曲折正应力的散布规律解说为何等横截面积、等高的工字梁比矩形截面
梁承弯更合理？
曲折正应力沿截面高度线性散布 , 在中性轴上各点的正应力为零 , 离中性愈远处正应力愈大 , 在等横截面积、等高的前提下工字梁与矩形截面梁比较 , 中性轴周边的金属截面积小 , 而离中性轴较远处的金属截面积大。

所以工字梁比矩形截面梁承弯更合理。

三、判断正误并说明原由
1．图纸注明的容器壳体厚度指的是名义厚度δ n, 即可以作为依赖来蒙受介质压
力的厚度。

前半句对, 后半句不对。

可以作为依赖来蒙受介质压力的厚度是有效厚度δe。

2．对同一公称直径和公称压力的标准法兰, 资料不同样, 法兰的尺寸也不同样, 但法兰实质承压能力不变。

不对。

法兰尺寸同样 , 而承压能力改变。

3．在中低压容器设计中 , 因为半球形封头受力状况好 , 所以经常作为最正确的凸形
封头被采纳。

不对。

固然球形封头受力状况最好 , 但因为制造困难 , 多用于大型高压容器封头和压力较高的储罐上：而在中低压器器设计中 , 平常采纳的是标准椭圆形封头 , 其受力
状况虽不如球形封头好 , 但优于碟形封头 , 制造虽较碟形封头难 , 但易于球形封头。

4．因为封头的尺寸不可以太多 , 压力容器筒体的直径必然按必然的公称直径系列
来采纳 , 而不是纯真按化工工艺要求来确立。

对。

因为封头是标准零零件 , 构造尺寸按公称直径系列标准化 , 容器筒体与之焊接
或经过设施法兰与之连结 , 同一公称直径系列的封头与筒体才能对接。

所以压力容
器筒体的直径必然按必然的公称直径系列来采纳 , 而不是纯真按化工工艺要求来确立。

四、选择填空
1．平面一般力系简化结果可能是（）。

①协力不为零 ,协力偶矩为零。

②协力为零 ,协力偶矩不为零。

③协力为零 , 协力偶矩也为零。

④协力不为零, 协力偶矩也不为零。

2．经过金属资料简单拉伸试验可获得资料的机械性能指标有（）。

① E②Ψ③ δ④σ s⑤σ b⑥ Ak
3．可用于制造压力容器的以下钢号的板材有（）。

①0Cr18Ni9Ti② 20R③ Q235-B④45⑤16MnR
4．蒙受气体内压的标准椭圆形封头的最大应力发生在（）。

①极点②赤道③ 中部④不确立
6．压力容器的设计温度是指（）。

①介质温度②环境温度③ 壁温
7．提升外压容器的抗失稳能力的门路有（）。

①采纳高强度的钢材②增添容器的相对壁厚
③配制增强圈
8．管法兰的公称直径指的是（）。

①管子的内径②管子的外径③ 管子的中径④管子的公称直径
9．容器在正常操作状况下的最大工作压力是指（）。

①容器顶部可能出现的最高工作压力
②容器底部的压力加上液柱静压
③容器底部可能出现的最大工作压力
10．为卧式容器配制鞍式支座时 , 若封头切线与鞍座中心线的距离为A, 封头切线
之间的距离为 L, 容器的外径为 D0,那么 A 应知足的条件为（）。

① A≤ 0.2L②A≤0.25L③A≤0.25D0④A≤ 0.5D0
一、填空题
1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。

2、无缝钢管做筒体时 . 其公称直径是指它们的（外）径。

3、受外压的长圆筒 . 侧向失稳时波形数 n=（ 2）；短圆筒侧向失稳时波形数为 n> （ 2）的整数。

4、现行标准中规定的标准手孔的公称直径有DN（ 150）mm和 DN（ 250）mm两种。

5、防腐（发生什么腐化？有何举措）P37~44
6、薄膜理论： P69
7、自支撑式塔设施设计时 . 除了考虑操作压力之外 . 还必然考虑（自重载荷）、（风载荷）、（地震载荷）、（偏爱载荷）等载荷。

8、椭圆形封头（标准椭圆形封头如何定义？） K=1。

P100-101
16Mn R 16: 0.16% 含碳量 .Mn: 合金元素 R ：容器钢
Q235-A·F F ：沸腾钢Q: 钢材服气点Q235-A A:甲类钢
20g g: 锅炉钢
二、判断题
1、资料的屈强比（σS/ σb）越高 . 越有益于充足发挥资料的潜力. 所以 . 应全力追
求高的屈强比。

（×）
2、弹性模数 E 和泊桑比μ是资料的重要力学性能 . 一般钢材的 E 和μ都不随温
度的变化而变化 . 所以都可以取为定值。

（×）
3、蠕变强度是表示资料在高温条件下抵挡发生迟缓塑性变形的能力；长久强度
表示资料在在高温抵挡断裂的能力；冲击韧性则表示资料在外加载荷忽然侵
袭时实时和快速塑性变形的能力。

（×）
4、在蒙受内压的圆形容器上开椭圆孔. 应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。

（×）
5、薄壁展转壳体中任一点. 只需该点的两个曲率半径R1＝R2. 则该点的两向应力
σθ=σm。

（√）
6、依据弹性无效理论 . 容器上一处的最大应力达到资料设计温度下的服气点σt S
时 . 即宣布该容器已经“无效”。

（√）
7、安全系数是一个不停发生变化的数据. 依据科学技术发展的总趋努. 安全系数
将渐渐变小。

（√）
8、假设外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想 . 制造的精度绝对保证 . 则在任何大
的外压下也不会发生弹性失稳。

（×）
9、法兰密封中 . 法兰的刚度比强度更重要。

（√）
10、无缝钢管做筒体时 . 公称直径是指它们的外径。

（√）
11、资料的屈强比（σS/ σb）越高 . 越有益于充足发挥资料的潜力. 所以 . 应全力
追求高的屈强比。

（×）
12、弹性模数 E 和泊桑比μ是资料的重要力学性能. 一般钢材的 E 和μ都不随
温度的变化而变化 . 所以都可以取为定值。

（×）
13、蠕变强度是表示资料在高温条件下抵挡发生迟缓塑性变形的能力；长久强度
表示资料在在高温抵挡断裂的能力；冲击韧性则表示资料在外加载荷忽然侵
袭时实时和快速塑性变形的能力。

（×）
14、因为内压薄壁容器的两向应力与壁厚成反比. 当材质与介质压力一准时. 则壁
厚大的容器 . 壁内的应力老是小于壁厚小的容器。

（×）
15、因为从受力分析角度来说. 半球形封头最好 . 所以在任何状况下 . 都必然第一
考虑采纳半球形封头。

（×）
16、依据弹性无效理论. 容器上一处的最大应力达到资料设计温度下的服气点
t
σ S 时.即宣布该容器已经“无效”。

（√）
将渐渐变小。

（√）
18、假设外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想. 制造的精度绝对保证 . 则在任何大
的外压下也不会发生弹性失稳。

（）
19、法兰密封中 . 法兰的刚度比强度更重要。

（√）
20、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的内径。

（√）
21．图纸注明的容器壳体厚度指的是名义厚度δ n, 即可以作为依赖来蒙受介质压
力的厚度。

前半句对, 后半句不对。

可以作为依赖来蒙受介质压力的厚度是有效厚度δe。

22．对同一公称直径和公称压力的标准法兰 , 资料不同样 , 法兰的尺寸也不同样 , 但法兰实质承压能力不变。

不对。

法兰尺寸同样 , 而承压能力改变。

23．在中低压容器设计中 , 因为半球形封头受力状况好 , 所以经常作为最正确的凸
形封头被采纳。

不对。

固然球形封头受力状况最好 , 但因为制造困难 , 多用于大型高压容器封头和压力较高的储罐上：而在中低压器器设计中 , 平常采纳的是标准椭圆形封头 , 其受力状况虽不如球形封头好 , 但优于碟形封头 , 制造虽较碟形封头难 , 但易于球形封头。

24．因为封头的尺寸不可以太多, 压力容器筒体的直径必然按必然的公称直径系列
来采纳 , 而不是纯真按化工工艺要求来确立。

对。

因为封头是标准零零件 , 构造尺寸按公称直径系列标准化 , 容器筒体与之焊接
或经过设施法兰与之连结 , 同一公称直径系列的封头与筒体才能对接。

所以压力容
器筒体的直径必然按必然的公称直径系列来采纳 , 而不是纯真按化工工艺要求来确立。

四、简答题
1、管子和管板连结方式有哪些？有何优弊端？P199
2、生产中采纳什么举措进行温度赔偿？P214
3、化工过程开发有哪些方法？
A、相像放大法 B 、逐级经验放大法C、数学模拟放大法D、部分分析法
2、以下钢号各代表何种钢. 符号中的字母和数字各有什么意义？（8 分）
Q215-B.F 代表一般碳素钢（钢种） . 此中 Q 为服气强度的头一个拼音字母.215 为服气强度值 .B 表示质量等级 .F 表示沸腾钢。

20A代表高级优秀碳素钢 .20 为含碳量 0.2%。

15MnVDR代表一般低合金钢 . 含碳量 0.15%左右 . 含 Mn 小于 1.5%. 含 V 小于 1.5%.D 表示低温用钢 .R 代表容器用钢
H80 代表黄铜（钢种） .H 为黄铜牌号 .80表示均匀含铜80%.含锌20%。

5、以下容器属一、二、三类容器的哪一类？（ 4 分）
（1）直径为2000mm设.计压力为1MPa的圆筒形容器
（2）设计压力为 3.6MPa的搪玻璃压力容器
（3）设计压力为0.5MPa的管壳式余热锅炉
（4）p 为 3MPa的氰化氢容器
（ 1）为一类容器；（2）为三类容器；（ 3）为二类容器；（4）为三类容器。

1、一个低合金钢内压反响塔. 筒体内径D i1000mm .标准椭圆形封头.工作压力
2.0MPa （装有安全阀） . 工作温度2700C . 塔体采纳单面手工电弧焊.100%无
损探伤 . 内部介质有稍微腐化性。

设计塔体壁厚. 并校核水压试验强度。

（t144MPa .170MPa .s345MPa .T p T D i e
0.9 s）
2 e
（10 分）
表钢板负误差 C l（mm）
钢板厚度 4.5 ～5.56～78～ 2526～3032～3436～40负误差0.20.60.80.91 1.1
解：依据题意 . C 2
1mm . 0.9 . p 1.05 2 2.1MPa
d
pD i
C 2
2 1.05 1000
1.0 9.17mm
2
t
p
144 0.9
2
1.05
2
再加上钢板负误差 C 1 0.8mm . 此后圆整 . 取 n 10mm 厚。

水
压
试
验
校
核
： p T D i
1.25 2
1.05 1
1
7
8.2
0 0 0
e
1
4
1 4
9
P0a
T
2
2 8.2
.5M
e
0.9
s 0.9 0.9
345 279.5MPa .
T
0.9 s .
所以水压试验时强度足够。

2、DN2000的低碳钢外压圆筒 . 筒体长 4500mm 壁.厚 10mm 两.侧封头凸面高度 600mm.
介质无腐化。

试计算筒体能蒙受的赞成外压
. 并判断发生侧向失稳后筒体横
截面上产生的波形数是等于 2 仍是大于 2？。

（8 分）。

3
e
D
2.5
（ p cr
2.2E
e
. p cr
2.59E
. E 2 10 5 MPa ）
D 0
L D 0
解： C 1 0.8mm . C 2
1mm . L
4500
1 2 4900mm
600
3
L
cr
1.17 D 0 D 0
1.17 2020 2020
mm
8.2 37094
e
L
L cr . 为短圆筒 . 发生侧向失稳后筒体横截面上产生的波形数 n 2 。

2.5
2.5
8.2
e
D
2020 p
cr
2.59E
2.59 2 105
L D 0
0.224MPa
4900
2020
p
cr
p
0.075MPa
m
3、以以下图 . 两头固定的变截面直杆在连结处遇到70kN的力.已知：A15cm2.A2 4cm2.E1200GN / m2. E2250GN / m2.求出两头拘束反力的大小并画出
轴力争。

（9 分）
解：
L P1 L1P2 L20
E1 A1
E2 A2
P1 0.210370P10.5103
200109510 4250109410 4
所以P1 50 kN . P220kN .方向都是向左。