2012级《化工设备设计基础》期末试题及答案

共6页第1页2012级《化工设备设计基础》期末试题及答案一、力学部分计算题：（共50分）1、（10分）1、图示三角形支架ABC，A、B、C三处为铰链链接。在两杆的连接处B悬挂有重物G=30kN。杆AB和BC材料相同，许用应力[σ]=120MPa。AB、BC两杆直径d分别为25mm、30mm。试校核此支架是否安全。(已知A、B、C三处均为铰接)。(AB和BC两杆的重量不计)（本题15分）2sin30230603051.99tg300.577BCABGSGKNGSKN（5分）安全（5分）2、（15分）解：0yF（5分）0M1()02qlqxQx1()2Qxqlqx211()022qxqlxMx0xl3121322251.9910105.9[]120254601084.88[]120304ABBCSMPaMPaASMPaMPaA共6页第2页（5分）最大弯矩发生在梁的中点，其值为2max8qlM（3分）（3分）max159120MPaMPa不满足要求（2分）3、（15分）解：首先由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩（3分）实心轴（5分）空心轴（5分）d2＝0.5D2=23mm确定实心轴与空心轴的重量之比（2分）4、（10分）横梁承受拉弯组合荷载，危险面为梁中间。（2分）（4分）75954995497162Nm100xPMTn..max13111640MPaπxxPMMWd3161671620045m=45mmπ4010d..max234221640MPaπ1xxPMMWD32461671620046m=46mmπ1-4010D..22311322222451011.28461010.51AdAD＝maxNcosNPAbh1()()2Mxqxlx0xl232maxmax331112102881590.043232ZqlMMPaWD共6页第3页（4分）（2分）二、是非题：在题后括号内，正确划“√”，错误划“×”（共10分，每小题1分）1.《压力容器安全技术监察规程》把压力容器按其破坏时造成的危害程度分为三类，其中三类容器破坏时造成的危害程度最大，因而在设计、制造和使用方面对其要求最高。（√）2.容器法兰与管法兰的PN、DN（×）3.压力容器强度校核时公式中用到的厚度是有效厚度。（√）4.内压容器的有效厚度δe一般都大于计算厚度δ，因此容器最高允许工作压力[pw]总是大于设计压力p。（√）5.从稳定性考虑，外压容器设计选材时应选用弹性模量较大的材料。（√）6.决定外压加强圈抗失稳能力的截面几何参数是截面面积。（×）7.圆筒形容器上开孔处的应力集中系数是φmaxK。（×）8.为减小鞍座处壳体截面的应力，卧式容器的鞍座距椭圆形封头直边切线的距离A应该≤0.2L和0.25D0（式中L为筒体长度，D0为筒体外径）。（√）9.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，应使椭圆的长轴方向垂直于圆筒的轴线，且长短轴之比越大越好。（×）10.卧式容器选用鞍座时，一般可选用两个鞍座，容器较长时也可选用多于两个，其中应当有一个而且只能有一个F型，其余应为S√）三、选择题：将正确答案的顺序号填入题后的括号内（共10分，每小题1分）126sincos148.7MPa[]PlPbhbhmaxmaxMNWAmax1max26sinMPlWbh共6页第4页1.设计压力为2.5MPa的容器属于。（B）A．低压容器B.中压容器C.高压容器D.超高压容器2.钢材的强度随温度的升高而，韧性和塑性随温度的降低而。（A）A．下降，升高B．下降，下降C．升高，下降D．升高，升高3.不锈钢材料0Cr18Ni9牌号中的“0”表示其含碳量低于。（B）A．百分之一B.千分之一C.万分之一D.万分之三4.对于低温容器，设计选材时应特别注意材料的。（D）A．低温强度B.低温刚度C.低温硬度D.低温韧性5.直径为D，过渡圆弧半径为r的碟形封头过渡圆弧与直边交点处过渡圆弧上的第一、A）A.ρ1=r，ρ2=D/2B.ρ1=D/2，ρ2=rC.ρ1=∞，ρ2=D/2D.ρ1=∞，ρ2=r6.从受力角度考虑，椭圆形封头、碟形封头、半球形封头和折边球面封头四种凸形封头中，的受力情况最好。（C）A．椭圆形封头B.碟形封头C.半球形封头D.折边球面封头7.低碳钢拉伸试验的整个过程，按顺序大致可分为如下四个阶段。B）A.弹性阶段、强化阶段、屈服阶段和颈缩阶段B.弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段C.弹性阶段、颈缩阶段、强化阶段和屈服阶段D.屈服阶段、弹性阶段、强化阶段和颈缩阶段8.球壳上的开孔，开孔系数ρ，δnt/δn，应力集中系数K越大。（B）A．越大，越大B．越大，越小C．越小，越小D．越小，越大9.无缝钢管的公称直径指的是管子的。（D）A．内径B.外径C.中径D.其他10.设计中选用标准法兰的压力等级时，除考虑法兰的类型、材料、最高工作压力外，还应考虑法兰的：（D）A．公称直径B.密封面型式C.垫片种类D.工作温度四、简答题：（共10分，每小题5分）共6页第5页1、双面焊100％无损探伤，φ=1。局部探伤φ=0.85，单面焊100％无损探伤，φ=0.9。局部探伤φ=0.802、为了保证构件在外力作用下安全工作，其必须满足哪三方面的要求？强度、刚度和稳定性五、计算题：（共20分，每小题10分）1、解：（1）根据微体平衡方程：在截面1-1处：R1＝∞，R2＝D/2，δ=S，pz=-(p+ρgz)则①（4分）取分离体如右下图所示，建立区域平衡方程：已知则②（4分）（2）由式①、②可知容器筒体上的最大应力为周向应力，发生在容器的底部（2分）2、解：（1）设计筒体的壁厚mm11.8340.20.1170220000.22cticpDpd11.8340.25113.084mmSDgzp2θ04ππz2φWpDDSgzppgzHDWz2,)(4πSDgHp4)(φ6maxθ0.1107009.812222.75MPa220.005zHpgHDSHp11zpzWσφσφ共6页第6页经圆整，取筒体的名义厚度mm14n。（5分）（2）设计封头的壁厚mm11.7990.25.00.1170220000.25.02cticpDp设计厚度为：d11.7990.25113.049mm经圆整，取封头的名义厚度mm14n。（5分）