完整word版化工设备机械基础A卷答案1

工程学院试
卷
化工设备机械基础
100 分钟
11 化艺
a.I 类容器
b.n 类容器
c.ffi 类容
器
a .补强圈补强
b •多层包扎补强
题号
-一一
二二二
-三
四
五
总分
总分
得分
班级
1. 2. 3
. 4. 1.
2. 3. 填空题（每空2分，共计10分）
如图所示为一封闭的圆筒，其半径为 度为P 的液体，筒体顶部气体的压力为
（P gx ）R
的环向应力大小为 ------ ---------
t
材料力学对变形固体做了如下假设: 设。

（T =E£称为—虎克定律。

R ，筒体壁厚为t 。

P o ，离液面距离 ，经向应力大小为
筒体内盛放密 x 的点A 所受
P R
厂0。

2t
连续性假设
、均匀性假设、各向同性假设、小变形假
第一强度理论又称 最大拉应力理论。

、选择题（每题2分, 静力学研究的对象是（ a .物体 b 流体 图示结构, 用积分法计算 a . b . c . d . y A =0 y B =0 y B M0 y A =0 y B M0 工作压力为 共计10分）
C.物质 d .刚体 AB 梁的位移时，梁的边界条件为 （a ） f
Ei y B =0 1.8MPa ，容积为1500m 3，介质为液化石油气的球罐，属于（ 4. 下列不属于工程上常采用的开孔补强结构的是（ b )。

2013
— 2014 学年第 2 学期
试卷类型_A ______ 考试形式
闭卷 命题人 2014 ______ 年4_月_9_日
教研室主任 年 月 日
姓名
课程名称 考试时间 使用班级 教学院长 学号
5 .
C.厚壁管补强 d •整体锻件补强
为提高外压圆筒承载能力，通常较为合理的方法是（
a.增加壁厚
b.改用强度较高的材料C.设置加强圈
三、是非题（每题1分，共计10分）
1 . 作用在一个平面上的三力如果平衡，则三力的作用线必相交于一点。

2 . 强度是指构件抵抗破坏的能力。

（V ）
3 . 安排梁的受力情况，对提高梁的弯曲强度没有影响。

4 . 金属构件在经过一段时间交变应力的作用后发生断裂现象称为疲
劳。

5 . 由于夹套式反应釜的夹套内及釜体内均为正压操作，因而不需要进行稳定性校
核。

6 . 外压和真空容器不应以内压进行压力试验。

7 . 气密性试验应在液压试验合格后进行。

（V ）
8 . 半球形封头、椭圆形封头、平板型封头属于凸形封头。

9 . 压力容器强度校核时公式中用到的厚度是有效厚度。

10 . 卧式容器鞍座位置A不宜大于0.2L，当需要时, A最大不得大于0.25L。

（V ）
四、计算题（共计70分）
1 . 图示支架由杆 AB、BC组成，A、B、C处均为光滑铰链，在铰B上悬挂重物G=10kN，杆件自重不计，求杆件AB、BC所受的力。

（8
分）
解: （1 ）取B销为研究对象画受力图
F y
0 : F BC sin 30 （2
分）
2 .
F
BC
F
AB
F x
G
sin30
2G 2 10
F BC COS
30
F BC CO S30 20 週
2
20kN
（2
分）
B
C
A
B AB0 （2
分）
卜AB
C T
17. 3kN （2
分）
（采用其他方法求解此题，过程结果正确酌情给
分）
一阶梯杆如图所示，AB段横截面面积为：A1=100mm2，BC段横截面面积为画轴力
图；（2）求各段杆横截面上的正应力。

（8分）
A2=180mm2,⑴
解（1）计算各段内轴力，并绘制轴力图（ 4
分）
J AB 段：F N1 8kN 12
1 J t
2 1
BC 段：F N215kN 绘制轴力图
（2 ）确定应力（4 分）
AB 段: 80M Pa
BC 段: F
N2
83.3 MPa A
按挤压强度设计，由
jy
]
（2 分）
所以，插销取公称直径 d=20mm （1分）
4. 某汽车传动轴 AB 由45号无缝钢管制成。

轴外径 D=90mm ，壁厚t=2.5mm ,传
递最大力矩
M=1.5kN m , [ ]=60MPa 。

试：（1）画扭矩图；（2）校核轴的强度。

解：（1）画出扭矩图（3分）
（2）校核强度 Tmax= 1.5kN -m
QC
WP
-
2D 3（1 4
） 0.
2 90
"（詁）
29280mm （2
分）
解：（1）求约束力。

（2分）
3.图示拖车挂钩用插销联接,已知挂钩厚度 =10mm,[ 设计插销的直径do （9分） 解：（1）插销发生剪切和挤压破坏，求剪力和挤压力 F Q = F/2=28kN （1 分） F jy = F = 56kN （1 分） （2 ）强度计算 按剪切强度设计，由 F Q
F /2 A
d 2/4
|4F Q [4 28 103
V []
（2 分） 18.9mm （1 分）
56 103
2 10 200
14mm
（1
分） （或 W 4）
32
903[1
嵋4
）
29280m
^）
max T
max
3
1.
2器
51
.2MPa[]（2 分）
轴的强度满足。

（1
分）
5.图示的外伸梁 弯矩图；
（3） AB 在CB 段作用均布载荷q ，求（1）计算支座A 、 并
求最大弯矩。

（10分） C 所受的力；（2）画出剪力
图、
jy
A jy
F
5qa
Fc
4
F A
qa
4
（8
分）
.V
由弯矩图扭矩图知，危险截面在轴的中间截面（
1 分）
T=0.18P ; Mmax=0.2P
强度条件：
r3
W Z
1
E ax
T 2
32P _2 -------- 2
— V0.2 0.18 [] d 3
（3 分）
d 3
[]
P —f 」
788N
32J0.22 0.182
（2 分）
285 C,设计压力
7.今有一直径为1200mm 的吸收塔，封头与筒体采用法兰连接，
为0.3MPa ,材质为Q235-B ,试选择标准法兰（具体确定法兰类型、密封面型式、公称直径、公 该塔操作温度为
称压力、材料、并正确标记）。

（7分）
MPa
公称压力
PN 法兰材料
工作温度 厂C
> -20~200 250 300 350
0.25
板材
Q235-A , B 0.16 0.15 0.14 0.13
（2）画剪力图（3分）
建立X-FQ 坐标，从梁左端画图。

（3 ）最大弯矩
6. 手摇绞车如图，轴的直径 d=30mm ，材料为Q235钢，[d ]=80MPa 。

画出弯矩图、扭矩图，并
按第三强度理论求绞车的最大起吊重量
P 。

（ 10分）
解：（1）画扭矩图（2分）；画弯矩图（2分）
画弯矩图（3分）
建立X-M 坐标，从梁左端画图。

M A F A A 0
M c
qa 2 v
M B
qA A/2
甲型、乙型平焊法兰的最大允许工作压力（ JB/T4700-2000）
解：法兰材料取塔体、封头材料相同的 （分）；设计压力不大于最大允许工作压力的原则,
选择法兰公称压力 0.6MPa （1分）；公称直径取1200mm （1分）；可选用甲型平焊法兰（1分）；
4801-2000（ 2分）（其它法兰选型，若满足要求亦算正确） D i =600mm ，设计压力
p=2.2M Pa ，设计温度为-20 C,
[ d ]t
=170 MPa ,
选用材料为 Q345R 的钢板制造，钢板的厚度负 偏差取0.8mm ,腐蚀裕量取3mm ,单面
焊局部无损检测，试确定其厚度，并校核水压试验强度
（10 分）
【解】（）确定设计参数（分，未列出但公式中带入正确也算正确）
压力参数：设计压力 P=2.2MPa ，计算压力p c =p=2.2MPa. 设计温度：t=-20 Co 许用应力：[d ]t =170MPa 。

钢板厚度负偏差：C 1=0.8mm 。

腐蚀裕量：C 2=3mm 。

（2）求厚度（4分）
2.
2 600
4.89mm
170 0.8 2.2
考虑到低合金钢制容器的最小壁厚，满足最小壁厚。

故厚度取
e n
C 10
0.8
6.2mm
水压试验校核:
170 1. 25 2. 2 ——600
6.2
170 2 6.2
C 2 4.89 3 7.89mm
d C1 7.89 0.8
8.69mm
根据钢板厚度标准规格，名义厚度3 n 取为10mm 。

（3）校核水压试验强度
（
4
分） 由于操作压力不高，采用的密封面型式为平面型（
1分），法兰标记为：法兰 -RF 1000-0.6 JB/T
8.某化工厂欲设计一台石油气分离工程中的乙烯精馏塔。

已知：塔体内径
焊接接头系数：由题目得:
© =0・80。

巳D i
2[ ]
P c
10mm
P D
2 e
134. 4MPa
0. 9 s0.9 0.8 345 248.4MPa T 0.9 s
所以水压试验时强度足够。