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化工设备机械基础复习题+参考答案
一、选择题(每题2分,共20分)
1.以下哪种材料不属于金属材料的力学性能指标?()
A.抗拉强度B.断裂韧性C.热导率D.疲劳强度
2.内压圆筒的壁厚计算公式中,焊接接头系数φ的取值范围是()
A.0.5~1.0B.0.6~1.0C.0.7~1.0D.0.8~1.0
3.外压容器设计中,当圆筒的长径比L/Di较大时,其失稳形式为()
A.周向失稳(波形数n≥2)B.轴向失稳(波形数n=1)C.局部失稳D.弹性失稳
4.法兰连接中,垫片的主要作用是()
A.传递螺栓预紧力B.填充法兰密封面间隙,阻止介质泄漏C.提高法兰刚度D.降低螺栓应力
5.螺栓连接的预紧力过大可能导致()
A.螺栓断裂B.密封面分离C.垫片压缩不足D.法兰翘曲变形
6.以下哪种强度理论适用于塑性材料的静载破坏?()
A.第一强度理论(最大拉应力理论)B.第二强度理论(最大拉应变理论)
C.第三强度理论(最大切应力理论)D.第四强度理论(畸变能理论)
7.压力容器设计中,腐蚀余量的确定主要依据()
A.介质腐蚀性B.容器使用年限C.材料耐蚀性D.以上均是
8.受均布外压的圆筒,其临界压力与()无关?
A.圆筒长度B.圆筒直径C.材料弹性模量D.介质密度
9.焊接接头的“未焊透”缺陷会导致()
A.应力集中B.材料韧性提高C.焊接残余应力降低D.接头强度提高
10.以下哪种密封结构属于非接触式密封?()
A.垫片密封B.机械密封C.填料密封D.迷宫密封
二、填空题(每空1分,共20分)
1.材料的屈服强度是指材料发生__________时的应力,常用符号__________表示。
2.内压圆筒的壁厚计算公式为__________,其中p为__________,Di为__________。
3.外压容器设计中,当圆筒的长径比L/Di≤5时,其临界压力主要由__________控制;当L/Di5时,临界压力由__________控制。
4.法兰密封的三要素是__________、__________和__________。
5.螺栓连接的强度校核包括__________和__________两部分,其中预紧力需满足__________条件。
6.焊接接头的基本形式有__________、__________、__________和__________四种。
7.压力容器的主要失效形式包括__________、__________、__________和__________。
三、简答题(每题6分,共30分)
1.简述第三强度理论和第四强度理论的区别及适用场合。
2.外压容器为什么需要设计成短粗型(小长径比)?
3.法兰连接中,为什么要控制螺栓的预紧力?如何确定合理的预紧力?
4.简述内压容器与外压容器的设计准则差异。
5.焊接残余应力对容器性能有何影响?常用的消除方法有哪些?
四、计算题(共30分)
1.(10分)某内压圆筒容器,设计压力p=2.5MPa,设计温度t=200℃,材料为Q345R([σ]t=170MPa),焊接接头系数φ=0.85(双面焊,局部无损检测),腐蚀余量C2=2mm。圆筒内径Di=1200mm,试计算其名义壁厚δn(计算时取C1=0,圆整后壁厚按GB150取整规则)。
2.(10分)某外压圆筒容器,内径Di=1000mm,壁厚δn=8mm(有效壁厚δe=7mm),长度L=2500mm,材料为Q245R(弹性模量E=206×103MPa,泊松比μ=0.3)。试计算该圆筒的临界压力pcr(采用弹性失稳公式,当L/Di5时,临界压力公式为pcr=2.59E(δe/Di)3/(L/Di))。
3.(10分)某螺栓连接法兰,选用M20螺栓(小径d1=17.294mm,数量n=8),预紧力F0=20kN,工作压力p=1.6MPa,法兰密封面平均直径Dm=300mm。试校核螺栓的拉伸强度(材料许用应力[σ]b=100MPa),并判断是否满足密封要求(密封比压q=3MPa,垫片接触面积A=πDmδ,δ=3mm)。
参考答案
一、选择题
1.C(热导率属于物理性能)
2.D(GB150规定,双面焊或相当于双面焊的全熔透对接接头,局部无损检测时φ=0.85~1.0;单面焊时φ=0.7~0.9)
3.A(长径比大时,周向波形数n≥2
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