过程装备设计--课后题.docVIP

1、一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么? 答：几何形状、承受载荷、边界支承、材料性质均对旋转轴对称。 2、推导无力矩理论的基本方程时，在微元截取时，能否采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面？为什么？ 答：不能。如果采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面，这两截面与壳体的两表面相交后得到的两壳体表面间的距离大于实际壳体厚度，不是实际壳体厚度。建立的平衡方程的内力与这两截面正交，而不是与正交壳体两表面的平面正交，在该截面上存在正应力和剪应力，而不是只有正应力，使问题复杂化。 3、试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比a/b=2的原因。 答：a/b=2时，椭圆形封头中的最大压应力和最大拉应力相等，使椭圆形封头在同样壁厚的情况下承受的内压力最大，因此GB150称这种椭圆形封头为标准椭圆形封头 4、何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有哪些特征，其中β与√Rt两个参数的物理意义是什么？ 答：①回转壳的不连续效应：附加力和力矩产生的变形在组合壳连接处附近较大，很快变小，对应的边缘应力也由较高值很快衰减下来。②不连续应力有两个特征：局部性和自限性。 ③β：反映了材料性能和壳体几何尺寸对边缘效应影响范围。越大，边缘效应影响范围越小。 ④√Rt：该值与边缘效应影响范围的大小成正比。反映边缘效应影响范围的大小。 5、预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？ 答：使圆筒内层材料在承受工作载荷前，预先受到压缩预应力作用，而外层材料处于拉伸状态。当圆筒承受工作压力时，筒壁内的应力分布按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成。内壁处的总应力有所下降，外壁处的总应力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的应力分布。从而提高圆筒的初始屈服压力，更好地利用材料。 6、承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是什么？其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什么？ 答：承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是：①承受垂直于薄板中面的轴对称载荷；②板弯曲时其中面保持中性；③变形前位于中面法线上的各点，变形后仍位于弹性曲面的同一法线上，且法线上各点间的距离不变；④平行于中面的各层材料互不挤压。 原因是：薄板内的应力分布是线性的弯曲应力，最大应力出现有板面，其值与（R/t）2成正比；而薄壁壳体内的应力分布是均匀分布，其值与(R/t)成正比。同样情况下，按薄板和薄壳的定义，（R/t）2(R/t)，而薄板承受的压力p就远小于薄壳承受的压力p了。 7、椭圆形封头、碟形封头为何均设置短圆筒？ 答：短圆筒的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。 8、螺栓法兰连接密封中，垫片的性能参数有哪些？它们各自的物理意义是什么？ 答：①有垫片比压力y和垫片系数m两个。②垫片比压力y的物理意义为形成初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力；垫片系数m的物理意义为保证在操作状态时法兰的密封性能而必须施加在垫片上的压应力。 9、按GB150规定，在什么情况下壳体上开孔可不另行补强？为什么这些孔可不另行补强？ 答：GB150规定：当在设计压力≤2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径≤89mm时，满足下表的情况下，可不补强 接管外公称直径 25 32 38|45 48|57 65|76 89 最小厚度3.5|4.0|5.0|6.0 因为这些孔存在一定的强度裕量，如接管和壳体实际厚度往往大于强度需要的厚度；接管根部有填角焊缝；焊接接头系数小于1但开孔位置不在焊缝上。这些因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处的最大应力。因此，可以不预补强。 10、采用补强圈补强时，GB150对其使用范围作了何种限制，其原因是什么？ 答：用在静载、常温、中低压情况下；材料标准抗拉强度低于540MPa；补强圈厚度≤1.5δn；δn ≤38mm。原因为：补强圈与壳体金属之间不能完全贴合，传热效果差，在中温以上使用时，二者存在较大的热膨胀差，因而使补强局部区域产生较大的热应力；补强圈与壳体采用搭接连接，难以与壳体形成整体，所以抗疲劳性能差。 11、压力试验的目的是什么？为什么要尽可能采用液压试验？ 答：压力试验的目的：在超设计压力下，考核缺陷是否会发生快速扩展造成破坏或开裂造成泄漏，检验密封结构的密封性能。对外压容器，在外压作用下，容器中的缺陷受压应力的作用，不可能发生开裂，且外压临界失稳压力主要与容器的几何尺寸、制造精度有关，与缺陷无关，一般不用外压试验来考核其稳定性，而以内压试验进行“试漏”，检查是否存在穿透性缺陷。 由于在相同压力和容积下，试验介质的压缩系数越大，容器所储存的能量也越大，爆炸也就越危险，故应用