化工设备机械基础试卷附答案

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  • 2019-12-20 07:58:14
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      化工设备机械基础试卷附答案_工学_高等教育_教育专区。题号 一 二 三 四 总分 总分 10 20 10 60 100 得分 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=

      题号 一 二 三 四 总分 总分 10 20 10 60 100 得分 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 80 Mpa,BC 段杆横截面上的正应力为 83.3 Mpa。 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) 。 题1图 二、选择题(共 10 小题,每题 2 分,共计 20 分) 题5图 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 =25 kN? m ;T2 =5 kN? m ; B.T1 =25 kN? m ;T2 =-5 kN? m ; C.T1 =35 kN? m ;T2 =-5 kN? m ; D.T1 =-25 kN? m ;T2 =5 kN? m 。 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。 题1图 题2图 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.0.1 B.0.2 C.1.0 D.2 《化工设备机械基础》试卷答案 第1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 三、是非题(共 10 小题,每题 1 分,共计 10 分) D.设置加强圈 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= 26 kN,起重机伸臂重 G2 = 4.5 kN,起重机的旋转与固定部分共重 G3 = 31 kN。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 ? Fy ? 0, FA ? FB ? G ? G1 ? G2 ? G3 ? 0 (2 分) ?MB ?F? ? 0,(1 分) 即: ?G(2.5 m ? 3 m) ? G2 ? 2.5 m ? G1 ? 2 m ? FA(1.8 m ? 2 m) ? 0 (1 分) (3)联立求解 FA ? 1 3.8 ? 2G1 ? 2.5G2 ? 5.5G? (1 分) (4)不翻倒的条件是:FA≥0,所以由上式可得 G ? 1 5.5 ? 2G1 ? 2.5G2 ? ? 7.5 kN (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2页共5页 FBC=27kN (1 分) FCD=27kN (1 分) (2)计算变形 Δl ? Δl AB ? ΔlBC ? ΔlCD (1 分) ? FAB ? l ? FBC ? l ? FCD ? l EA1 EA1 EA2 (1 分) ? 102 200 ?103 ?35 ?103 ( 500 ? 27 ?103 500 ? 27 ?103 ) 300 ? 102 ? 64 200 ?103 ? 3.2?10?2 mm ? 0.032mm (1 分) 3.图示传动轴,n=300r/min,输入力矩 MC=955 N·m,输出 MA=159.2 N·m,MB=318.3 N·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 ? max ? Tmax WP ? Tmax ? [? ] 0.2d 3 (2 分) d ? 3 Tmax ? 3 477.5?103 ? 39.1mm 0.2?[? ] 0.2? 40 (1 分) (4)按刚度设计轴径d 由刚度准则?max ? Tmax G ? 0.1d 4 ? 180 ? ? [? ] (1分) d ? 4 Tmax ?180 G ? 0.1?? ?[? ] ? 4 477.5?103 ?180 80?103 ? 0.1?? ?1?10?3 ? 43mm (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) M max ? Fl (2)校核强度 截面竖放时: 《化工设备机械基础》试卷答案 第3页共5页 ? max ? M max Wz Fl ? bh2 / 6 (2 分) ? 6? 500?103 ? 93.8MPa 20 ? 402 ? max ? [? ] 强度满足。(1 分) 截面平放时: ? max ? M max Wz ? Fl bh2 / 6 ? 6? 500?103 40? 202 ? 187.5MPa (2 分) ? max ? [? ] 强度不满足。(1 分) 5.图示水平直角折杆,横截面直径 d ? 6 cm,铅直均布载荷 q ? 0.8 kN/m ,[? ] ? 80 MPa 。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) M ? 1.6 kN? m (2 分,写出具体步骤,画弯矩图酌情给分) q C T ? 0.4 kN? m ,(2 分,写出具体步骤,画扭矩图酌情给分) A 则? r3 ? M 2 ? T 2 ? 77.8 MPa ? [? ] (3 分) W 2m B 1m 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, D0 =219mm, ? n =6.5mm, ?? ? =162.5Mpa, C =1(mm) ? =1(无缝钢管), ? e ? ? n ? C =6.5-1=5.5mm (2)强度校核 ? t = PC (Do ? ? e ) ≤ ?? ? ? (2 分) 2? e ? t = 15? (219 ? 5.5) =291.1Mpa(1 分) 2 ? 5.5 可见? t ? 291 .1MPa ? [? ]t ? ? 162 .5MPa ,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4页共5页 (3)确定最高允许工作压力 [ pw] ? 2[? ]t ??e D0 ? ? e 2 ?162.5?1? 5.5 = =8.37Mpa 219 ? 5.5 (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) 《化工设备机械基础》试卷答案 第5页共5页

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