完整word版,化工设备机械基础a卷答案

徐州工程学院试卷答案

2012 — 2013 学年第 2 学期课程名称化工设备机械基础

试卷类型 A 考试形式闭卷考试时间 100 分钟

命题人 2013 年 5 月 3 日使用班级 10化艺

教研室主任年月日教学院长年月日

姓名班级学号

一、填空题（共4小题，每空1分，共计10分）

1．已知杆件作用力如图示，F1=8kN，F2=20kN，

F3=8kN，F4=4kN，则AC段轴力为8 kN，

CD段轴力为-12 kN，DB段轴力为-4 kN。

2．提高梁抗弯强度的主要措施有（1）合理安排梁的受力情况；（2）选用合理截面；（3）采用变截面梁。

3．长圆筒失稳后出现2个波，短圆筒失稳后出现3个及以上的波数。

4．开孔补强的设计原则是等面积补强法的设计原则和塑性失效补强的设计原则。

二、选择题（共10小题，每题2分，共计20分）

1．左端固定的圆截面直杆受扭转力偶作用，如图1所示，杆中的最大扭矩|T max|为（ B ）m

kN⋅。

A．6 B．7 C．8 D．9

2．简支梁受集中力作用，如图2所示，以下结论中（ C ）是错误的。

A．AC段，剪力表达式为()

L

Fb

x

Q=Ｂ．AC段,弯矩表达式为x

L

Fb

x

M=

)

(；

Ｃ．CB段，剪力表达式为()

L

Fa

x

Q=Ｄ．CB段,弯矩表达式为)

(

)

(x

L

L

Fa

x

M-

=

3．铸铁拉伸试验破坏由什么应力造成？破坏断面在什么方向？以下结论哪一个是正确的？（ D ）A．切应力造成，破坏断面在与轴线夹角45º方向；

B．切应力造成，破坏断面在横截面；

C．正应力造成，破坏断面在与轴线夹角45º方向；

D．正应力造成，破坏断面在横截面。

4．工作压力为10Mpa，容积为2m3的乙烯贮罐属于（ C ）。

A．Ⅰ类容器B．Ⅱ类容器C．Ⅲ类容器D．不上类

5．最终在图纸上标注的厚度为（ A ）。

A．名义厚度B．计算厚度C．设计厚度D．毛坯厚度

6．目前国内外广泛采用的中低压容器封头是（ D ）。

题号一二三四总分

总分10 20 10 60 100

得分

题1图

题2图

A．锥形B．蝶形C．半球形D．椭圆形

7．对于存储有毒介质的法兰密封面型式，一般不选用（ A ）。

A．平面型B．凹凸面型C．榫槽面型

8．对于薄壁圆筒内压容器来说，理论上筒壁上环向压力是经向压力的（ C ）倍。

A．1/2 B．1 C．2 D．4

9．下列不属于工程上常采用的开孔补强结构的是（ B ）。

A．补强圈补强B．多层包扎补强C．厚壁管补强D．整体锻件补强

10．压力容器标准法兰不包括（ D ）。

A．甲型平焊法兰B．乙型平焊法兰C．长颈对焊法兰D．短颈对焊法兰

三、是非题（共10小题，每题1分，共计10分）

1．若要构件在外力作用下能够安全可靠地进行工作，则构件需要满足强度条件、刚度条件和稳定性条件。（√）

2．胡克定律指出在拉伸和压缩过程中，应力和应变成正比关系。（√）

3．应力集中因数反应的是应力集中的程度。（√）

4．因为从受力分析角度来说，半球形封头最好，所以不论在任何情况下，都必须首先考虑采用半球形封头。（×）

5．圆筒形容器上开椭圆孔时，为降低开孔边缘的应力集中程度，应使椭圆的长轴椭圆孔之长轴平行于筒体轴线。（×）

6．介质与压力一定，壁厚越大，薄膜应力就越小。（×）

7．容器法兰与管法兰的PN、DN相同时可以相互代用。（×）

8．外压和真空容器不应以内压进行压力试验。（×）

9．压力容器孔边应力集中的程度与孔径大小、器壁厚度及容器直径等因素有关。（√）

10．轮齿折断是轮齿失效的主要形式之一。（√）

四、分析、计算题（共60分）

1．图示结构，分别画出受力图分析AB、BC杆的受力。（6分）

（3分）（3分）

2．变截面直杆受力如图，已知A1=400mm2，A2=300mm2，[σ]=100Mpa，试校核杆件的强度。（7分）解：（1）画轴力图（2分）

（2）求最大应力

3

N

1

3510

87.5MPa

400

AB

AB

F

A

σ

⨯

===（1分）

MPa

5.

67

400

10

273

1

C

N=

⨯

=

=

A

F

B

BC

σ

（1分）

3

N

2

2710

90MPa

300

σ

⨯

===

CD

CD

F

A

（1分）

MPa 90max ==CD σσ

（3）强度校核

[]max 90MPa <σσ=强度满足。（2分）

3．图示传动轴，A 轮输入功率PA=50kW ，B 、C 轮输出功率PB=30kW ，PC=20kW ，轴的转速n=300r/min 。

1）画轴的扭矩图，并求Tmax 。2）若将轮A 置于B 、C 轮之间，哪种布置较合理？（8分） 解：（1）计算外力偶矩

5095491592N m 300

A M =⨯=⋅（1分） 309549955N m 300

B M =⨯=⋅（1分） 209549637N m 300

C M =⨯=⋅（1分）

画传动轴的扭矩图（1分）

得：| Tmax|1=1592kN·m（1分）

（2）将轮A 置于B 、C 轮之间,画扭矩图（1分）

得：| Tmax|2 = 955kN·m < | Tmax|1 （1分）

可见，后一种布置较前种布置合理。（1分）

4．图示外伸梁，F=500N ，a =0.4m,材料的 [σ]=120MPa 。试画出弯矩图，并按弯曲正应力强度准则设计圆截面直径d 。（7分）

解：（1）画梁的弯矩图求最大弯矩（3分）

max M Fa =（1分）

（2）强度计算

由正应力强度准则

max max max 3

[]0.1z M M W d σσ==≤（2分）

3max 335000.41025.5mm 0.1[]0.1120M d σ⨯⨯≥==⨯⨯（1分）

所以，梁的直径取d=26mm 。

5．图示为一厂房的牛腿柱，设由房顶传来的压力P1=100KN ，由吊车梁传来压

力P2=30KN ，已知e=0.2m ，b=0.18m ，问截面边h 为多少时，截面不出现拉应

力。并求出这时的最大压应力。（7分）

解：（1）求内力：

M =P 2 e =6KN.m （1分）

N =P 1+P 2=100+30=130KN （1分）

（2）求应力：