化工设备机械基础A卷答案1

徐州工程学院试卷《化工设备机械基础》试卷第1页共6页徐州工程学院试卷2013—2014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2014年4月9日使用班级11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（每空2分，共计10分）1.如图所示为一封闭的圆筒，其半径为R，筒体壁厚为t。筒体内盛放密度为ρ的液体，筒体顶部气体的压力为P0，离液面距离x的点A所受的环向应力大小为0()pgxRt，经向应力大小为02pRt。2.材料力学对变形固体做了如下假设：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设。3.σ=Εε称为＿虎克定律。4.第一强度理论又称最大拉应力理论。二、选择题（每题2分，共计10分）1.静力学研究的对象是（d）a．物体b．流体c．物质d．刚体2.图示结构，用积分法计算AB梁的位移时，梁的边界条件为(a)a．yA=0yB=0b．yA≠0yB≠0c．yA=0yB≠0d．yA≠0yB=03.工作压力为1.8MPa，容积为1500m3，介质为液化石油气的球罐，属于（c）。a．Ⅰ类容器b．Ⅱ类容器c．Ⅲ类容器4.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5.为提高外压圆筒承载能力，通常较为合理的方法是（c）。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）题号一二三四五总分总分得分徐州工程学院试卷《化工设备机械基础》试卷第2页共6页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。（√）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。（√）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。（√）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:0yF030sinGFBC（2分）（2分）:0xF030cosABBCFF（2分）kN3.17232030cosBCABFF（2分）（采用其他方法求解此题，过程结果正确酌情给分）2.一阶梯杆如图所示，AB段横截面面积为：A1=100mm2，BC段横截面面积为A2=180mm2，(1)画轴力图；（2）求各段杆横截面上的正应力。（8分）解（1）计算各段内轴力，并绘制轴力图（4分）AB段：N18kNFBC段：N215kNF绘制轴力图（2）确定应力（4分）AB段：N11180MPaFABC段：N22283.3MPaFAkN20102230sinGGFBC徐州工程学院试卷《化工设备机械基础》试卷第3页共6页3.图示拖车挂钩用插销联接,已知挂钩厚度=10mm,[]=100MPa,[jy]=200MPa,拉力Ｆ=56kN,试设计插销的直径d。（9分）解：（1）插销发生剪切和挤压破坏，求剪力和挤压力ＦQ＝F/2=28kN（1分）Ｆjy＝F＝56kN（1分）（2）强度计算按剪切强度设计，由（2分）344281018.9mm[]100QFd（1分）按挤压强度设计，由[]2jyjyjyjyFFAd（2分）3561014mm2[]210200jyjyFd（1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。（8分）解：（1）画出扭矩图（3分）（2）校核强度Tmax=1.5kN·m34343mm29280))9085(1[902.0)1(2.0DWP（2分）（或34343mm29280))9085(1[9032)1(32DWP）][MPa2.5129280105.13maxmaxPWT（2分）轴的强度满足。（1分）5.图示的外伸梁AB，在CB段作用均布载荷q，求（1）计算支座A、C所受的力；（2）画出剪力图、弯矩图；（3）并求最大弯矩。（10分）解：（1）求约束力。（2分）c54qaFA4qaF][4/2/2dFAFQ徐州工程学院试卷《化工设备机械基础》试卷第4页共6页（2）画剪力图（3分）建立x-FQ坐标，从梁左端画图。画弯矩图（3分）建立x-M坐标，从梁左端画图。0AAMFΔ22CqaM/20BMqΔΔ（3）最大弯矩2max2qaM（2分）6.手摇绞车如图，轴的直径d=30mm，材料为Q235钢，[σ]=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）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：223max1rZMTW223320.20.18[]Pd（3分）解得：322d[]P788320.20.18N（2分）7.今有一直径为1200mm的吸收塔，封头与筒体采用法兰连接，该塔操作温度为285℃，设计压力为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、公称压力、材料、并正确标记）。（7分）甲型、乙型平焊法兰的最大允许工作压力（JB/T4700-2000）MPa公称压力PN法兰材料工作温度/℃＞-20~2002503003500.25板材Q235-A，B0.160.150.140.13徐州工程学院试卷《化工设备机械基础》试卷第5页共6页0.60板材Q235-A，B0.400.360.330.301.00板材Q235-A，B0.660.610.550.501.60板材Q235-B1.060.970.890.80解：法兰材料取塔体、封头材料相同的Q235-B（1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）；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-RF1000-0.6JB/T4801-2000（2分）（其它法兰选型，若满足要求亦算正确）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Di=600mm，设计压力p=2.2MPa，设计温度为-20℃，[σ]t=170MPa，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）常用钢板厚度2.02.53.03.54.04.56.07.08.09.0101112141618【解】（1）确定设计参数（2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pc=p=2.2MPa.设计温度：t=-20℃。许用应力：[σ]t=170MPa。焊接接头系数：由题目得：φ=0.80。钢板厚度负偏差：C1=0.8mm。腐蚀裕量：C2=3mm。（2）求厚度（4分）2.26004.892[]21700.82.2cicPDmmP24.8937.89dCmm17.890.88.69dCmm根据钢板厚度标准规格，名义厚度δn取为10mm。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10mm（3）校核水压试验强度（4分）1030.86.2enCmm水压试验校核：MPaDpeeiTT4.1342.622.66001701702.225.12徐州工程学院试卷《化工设备机械基础》试卷第6页共6页MPas4.2483458.09.09.0，sT9.0，所以水压试验时强度足够。