化工设备机械基础试卷附答案

《化工设备机械基础》试卷答案第1页共5页题1图题5图一、填空题（共4小题，每空1分，共计10分）1．一阶梯杆如图所示，AB段横截面面积为：A1=100mm2，BC段横截面面积为A2=180mm2，则AB段杆横截面上的正应力为80Mpa，BC段杆横截面上的正应力为83.3Mpa。2．当圆截面梁的直径增加一倍时，梁的强度是原梁的8倍。3．低碳钢拉伸过程中可分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段。4．边缘应力的特性主要为局部性、自限性。5．如图所示回转薄壳，中心线为回转轴，A点的第一曲率半径是R，第二曲率半径是R+a/sinθ（或AK2）。二、选择题（共10小题，每题2分，共计20分）1．直杆受扭转力偶作用，如图1所示，在截面1-1和2-2处的扭矩为（B）。A．T1=25mkN；T2=5mkN；Ｂ．T1=25mkN；T2=－5mkN；Ｃ．T1=35mkN；T2=－5mkN；Ｄ．T1=－25mkN；T2=5mkN。2．简支梁受集中力偶Mo作用，如图2所示。以下结论错误的是（C）。A.b=0时，弯矩图为三角形；B.a=0时，弯矩图为三角形；C.无论C在何处，最大弯矩必为Mo；D．无论C在何处，最大弯矩总在C处。3．截面上内力的大小：（C）。A．与截面的尺寸和形状有关；B．与截面的尺寸有关，但与截面的形状无关；C．与截面的尺寸和形状无关；Ｄ．与截面的尺寸无关，但与截面的形状有关。4．下列常用压力容器封头，根据受力情况，从好到差依次排列次序为（B）。A．椭圆形、半球形、碟形、锥形、平盖；B．半球形、椭圆形、碟形、锥形、平盖；C．半球形、碟形、椭圆形、、锥形、平盖D．碟形、半球形、椭圆形、、锥形、平盖5．对于铁基合金，其屈服点随着温度的升高而（C）。A．升高B．不变C．降低D．未知数6．当焊接接头结构形式一定时，焊接接头系数随着检测比率的增加而（A）。A．增大B．减小C．不变D．不能确定7．工程上把δ/Di＞（A）的圆筒称为厚壁圆筒。A．0.1B．0.2C．1.0D．2题号一二三四总分总分10201060100得分题1图题2图《化工设备机械基础》试卷答案第2页共5页8．下列不属于立式容器的支座的是（C）。A．腿式支座B．耳式支座C．鞍式支座D．裙式支座9．根据工程上失稳破坏的情况，不属于外压圆筒类型的是（B）。A．长圆筒B．薄壁圆筒C．短圆筒D．刚性圆筒10．为提高外压圆筒承载能力，通常较为合理的方法是（D）。A．增加壁厚B．改用强度较高的材料C．改善工作环境D．设置加强圈三、是非题（共10小题，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．材料力学对变形固体作了连续性假设、均匀性假设、各项同性假设、小变形假设。（√）3．安排梁的受力情况，对提高梁的弯曲强度影响不大。（×）4．金属在交变载荷作用下容易发生疲劳现象。（√）5．《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Ⅲ类，其中Ⅲ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。（√）6．气密性试验应在液压试验合格前进行。（×）7．对夹套式反应釜的夹套进行压力试验时，应先校核夹套试验压力下内筒与下封头的稳定性。（√）8．对于压力容器来说，从安全的角度考虑，必须进行液压试验、气压试验和气密性试验。（×）9．假定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。（×）10．带传动可以缓冲冲击和吸收振动，同时可以起到过载保护的作用。（√）四、分析、计算题（共60分）1．一种车载式起重机，车重G1=26kN，起重机伸臂重G2=4.5kN，起重机的旋转与固定部分共重G3=31kN。尺寸如图所示。设伸臂在起重机对称面内，且放在图示位置，试求车子不致翻倒的最大起吊重量Gmax。（7分）解：（1）取汽车受力分析如图。（2）列平衡方程0,yFAB1230FFGGGG(2分)0BMF，(1分)即：21(2.5m3m)2.5m2m(1.8m2m)0AGGGF（1分）（3）联立求解A12122.55.53.8FGGG（1分）（4）不翻倒的条件是：FA≥0，所以由上式可得121G22.57.5kN5.5GG（1分）故最大起吊重量为Gmax=7.5kN（1分）2．变截面直杆受力如图，已知A1=500mm2,A2=300mm2,l=0.1m,E=200GPa,试计算杆件变形。（8分）解：（1）画轴力图（2分）求各段轴力FAB=-35kN（1分）《化工设备机械基础》试卷答案第3页共5页FBC=27kN（1分）FCD=27kN（1分）（2）计算变形CDBCABΔlΔlΔlΔl（1分）211EAlFEAlFEAlFCDBCAB（1分）2333310351027102710()2001050050030022310643.210mm0.032mm20010（1分）3．图示传动轴，n=300r/min，输入力矩MC=955N·m，输出MA=159.2N·m，MB=318.3N·m，MD=477.5N·m，已知G=80GPa[]=40MPa，[]=1/m，试按强度和刚度准则设计轴的直径。（10分）解：（1）求各段轴上的扭矩（扭矩图中体现扭矩大小可给分）AB段：T1=-MA=-159.2N·m（1分）BC段：T2=-MA-MB=-477.5N·m（1分）CD段：T2=MD=477.5N·m（1分）（2）画轴的扭矩图（1分）（3）按强度设计轴径d由强度准则maxmaxmax3[]0.2PTTWd（2分）3max33477.51039.1mm0.2[]0.240Td（1分）（4）按刚度设计轴径d由刚度准则maxmax4180[]0.1TGd（1分）3max4433180477.51018043mm0.1[]80100.1110TdG（1分）所以，轴取公称直径d=45mm。（1分）4．图示外伸梁，F=500N，l=1m,材料[]=100MPa。若梁采用矩形截面，截面尺寸b×h=20×40mm2,请讨论将梁竖放好还是平放好？试分别校核梁的强度。（9分）解：（1）画梁的弯矩图求最大弯矩。（3分）maxMFl（2）校核强度截面竖放时：《化工设备机械基础》试卷答案第4页共5页A2mB1mqCmaxmax2/6zMFlWbh（2分）3265001093.8MPa2040max[]强度满足。（1分）截面平放时：maxmax2/6zMFlWbh32650010187.5MPa4020（2分）max[]强度不满足。（1分）5．图示水平直角折杆，横截面直径cm6d，铅直均布载荷kN/m8.0q，MPa80][。试用第三强度理论校核其强度。（10分）解：危险截面在固定端A处（2分）mkN6.1M（2分，写出具体步骤，画弯矩图酌情给分）mkN4.0T，（2分，写出具体步骤，画扭矩图酌情给分）则][MPa8.77223rWTM（3分）满足强度条件。（1分）6．有一库存很久的氧气瓶，其材质为Q345R，圆筒体外径为Do=219mm，系无缝钢管收口而成，实测其最小壁厚为6.5mm，已知材料许用应力162.5MPa，厚度附加量为1mm，设计温度为常温。今欲充15MPa的压力使用，问强度是否够？如果强度不够，该氧气瓶的最大允许工作压力是多少？（取C2=1mm）投入使用前需进行压力试验，压力试验的目的是什么，如何判断压力试验是否合格？（16分）解：（1）确定参数（4分）P=15Mpa，0D=219mm，n=6.5mm，=162.5Mpa，C=1(mm)=1(无缝钢管)，Cne=6.5-1=5.5mm（2）强度校核t=eeoCDP2)(≤（2分）t=5.52)5.5219(15=291.1Mpa（1分）可见MPaMPatt5.162][1.291，所以该氧气瓶用于15MPa的压力下强度不够,不安全，须改变用途降压使用。（2分）《化工设备机械基础》试卷答案第5页共5页（3）确定最高允许工作压力][wpeetD0][2=5.52195.515.1622=8.37Mpa（3分）该氧气瓶的最大安全使用压力为8.37MPa（4）压力试验的目的是检查容器的宏观强度和有无可见变形，以确保设备的安全与正常运行。（2分）判断压力试验合格的条件是无可见变形、无渗漏、无异常声响。（3分）