化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)習(xí)題及答案解析

1.2.3.4.5.6.7.8.9.不能用虎克定律計(jì)算橫截面上的正應(yīng)力，因?yàn)榇藭r(shí)應(yīng)力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出彈性范圍。10.故，強(qiáng)度足夠。11.12.13.14.15.

(a)

(b)(c) (d)(e) (f)(g) (h)(i) (j)(k) (l)16.

(m)

(n)17.18.19.所以，強(qiáng)度不夠20.21.22.抗剪: 抗擠:23.24. 銷釘所受的的最大剪應(yīng)力為：MPa銷釘所受的的最大擠壓應(yīng)力為：MPa25.26.27.28.

強(qiáng)度足夠強(qiáng)度足夠強(qiáng)度足夠29. 計(jì)算主應(yīng)力和方向的公式為：將(a)(b)(c)各題帶入得：(a)(b)(c)30主應(yīng)力為：.MPaMPa受主應(yīng)力作用的單元體如下圖中的藍(lán)色線條所表示的：31A點(diǎn)受彎矩和力的組合作用.其中， ， ，代入上式得：32本題為拉扭組合.最大剪應(yīng)力在圓軸的外圓周上：最大的拉應(yīng)力作用在軸的上下邊緣處：第三強(qiáng)度理論：33.第三強(qiáng)度理論：第四強(qiáng)度理論：34.所以，千斤頂穩(wěn)定所以，千斤頂穩(wěn)定35.需用的最大壓力為：第四章內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)二、填空題A組：其最高氣體工作壓力為1.6Mpa,,,試確定該容器的設(shè)計(jì)壓力p=(1.76)Mpa;計(jì)算壓力pc=(1.76)Mpa;水壓試驗(yàn)壓力pT=(2.2)MPa.有一帶夾套的反應(yīng)釜,,夾套內(nèi)的工作壓力為0.5MPa,<200℃,試確定:(1)釜體的計(jì)算壓外壓)p=(-0.6 )MPa;釜體水壓試驗(yàn)壓力p=(0.75 )MPa.c T(2)夾套的計(jì)算壓內(nèi)壓)p=(0.5 )MPa;夾套的水壓試驗(yàn)壓力p=(0.625 )MPa.c T10m深,ρ=1200kg/m3上部氣體壓力最高達(dá)0.5MPa,工作溫度≤100℃,試確定該容器的設(shè)計(jì)壓力p=(0.5 )MPa;計(jì)算壓p=(0.617 )MPa;水壓試驗(yàn)壓力p=(0.625 )MPa.c T標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭之球面部分內(nèi)徑R=( 0.9)D;過渡圓弧部分之半徑r=(0.17 )D.i i i承受均勻壓力的圓平板,若周邊固定,則最大應(yīng)力是(徑向 )彎曲應(yīng)力,且最大應(yīng)力在圓平板(邊緣 )處若周邊簡,最大應(yīng)力( 徑向)和(切向 )彎曲應(yīng),且最大應(yīng)力在圓平板(中心 )處.凹面受壓的橢圓形封其有效厚度Se不論理論計(jì)算值怎樣當(dāng)K≤1時(shí),其值應(yīng)于封頭內(nèi)直徑(0.15 )%;K>1時(shí),Se應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑(0.3 )%.,其最小壁厚

=(3 )mm;對(duì)于高min合金鋼制容器,其最小壁厚S

=( 2 )mm.min,16MnR,15MnNbR15MnVR,液體溫度不得低于( 5 )℃,其他低合金鋼制容器(不包括低溫容器),液壓試驗(yàn)時(shí),液體溫度不低于( 15 )℃.三、判斷是非題(是者畫√;非者畫×)60mm6mm16MnR,60mm厚鋼板的σs大于6mm厚鋼板σ. ( ×)s依據(jù)彈性失效理論,容器上一處的最大應(yīng)力達(dá)到材料在設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn)σs(t)時(shí),即宣告該容器已失效”. (√)安全系數(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展變化的數(shù)據(jù),按照科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢,安全系數(shù)將逐漸小. (√),.(×)由于材料的強(qiáng)度指標(biāo)σb和σs(σ0.2)是通過對(duì)試件作單向拉伸試驗(yàn)而側(cè)得,對(duì)于二向或三向應(yīng)力狀態(tài),在建立強(qiáng)度條件時(shí),必須借助于強(qiáng)度理論將其轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)的相當(dāng)應(yīng). (√四、工程應(yīng)用題A組：1、有一DN2000mm的內(nèi)壓薄壁圓筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大氣體工作壓力p=2MPa,容器上裝有安全閥,焊接接頭系數(shù)φ=0.85,厚度附加量為C=2mm,試求筒體w的最大工作應(yīng)力.（1）=2MPa;p=1.1p=2.2MPa（裝有安全閥w c wD=DN=2000mm(鋼板卷制); S=22mm; S=S-C=20mmi n e nφ=0.85（題中給定）;C=2mm（題中給定）.（2）最大工作應(yīng)力：tpc(DiSe)

2.2(2000

111.1MP2Se 220 a2,內(nèi)徑為Di=10m,厚度為Sn=22mm,φ=1.0,度附加量為C=2mm,試計(jì)算該球形容器的最大允許工作壓力.已知鋼材的許用應(yīng)力[σ]t=147MPa.【解（1）確定參數(shù)=10m; Sn=22mm; φ=1.0; C=2mm; [σ]t=147MPa.S=S-C=20mm.e n 1.17MP[P]

4[]tS 4147 1.020w 10000 20 i eDS3,1600mm,5℃~105℃,工作壓力為1.6MPa,料選用,,試設(shè)計(jì)釜體厚度。DS【解】（1）確定參數(shù)=1600mm; t=5~105℃;i wp=1.6MPa; p=1.1p =1.76MPa（裝有安全閥）w c wφ=0.85（雙面焊對(duì)接接頭,局部探傷）C=0（對(duì)不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)腐蝕性輕微時(shí)）2材質(zhì)：0Cr18Ni9Ti [σ=112.9MPa（按教材附錄9表16-2，內(nèi)插法取值）（2）計(jì)算厚度：

[σ]=137MPapD 1.761600S c i 14.8mmppc

2112.90.851.76C=0.8mm（按教材表4-9 取值，GB4237-92《不銹鋼熱軋鋼板）,1C=C+C=0.8mm.1 2名義壁厚=S+C+圓整， S+C=14.8+0.8=15.6mm.n圓整后，S=16mm.n（1）水壓試驗(yàn)校核p TpT

(DSi e2Se

0.9s有效壁厚S=S-C=16-0.8=15.2mmTe nT試驗(yàn)壓力P

[][]t

1.251.76

137112.9

2.67MPa計(jì)算應(yīng)力 T應(yīng)力校核

P(DST i e2Se

2.67(160015.2) 0.90.92050.85156.8MPasT 0.9 T 4、有一圓筒形乙烯罐,內(nèi)徑D=1600mm,壁厚S=16mm,計(jì)算壓力為p=2.5MPa,工作溫i n c度為-3.16MnR厚度附加量C=3mm,試校核貯罐強(qiáng)度?！窘猓?）確定參數(shù)=1600mm; S=16mm; t=-3.5℃; p=2.5MPa.i n w cφ=0.85（雙面焊對(duì)接接頭,局部探傷）16MnR：常溫下的許用應(yīng)力]=170MPa設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力[]t=170常溫度下的屈服點(diǎn)=345MPas有效壁厚：Se=Sn－C=16－3=13mm（2）強(qiáng)度校核最大允許工作壓力[Pw][p ]

2

21700.8513w

Se

1600

2.33MPa∵ Pc＞[Pw] 9、設(shè)計(jì)容器筒體和封頭厚度。已知內(nèi)徑D=1400mm,計(jì)算壓力p=1.8MPa,設(shè)計(jì)溫度i c為40℃,材質(zhì)為15MnVR,介質(zhì)無大腐蝕性.雙面焊對(duì)接接頭,100%探傷。封頭按半,分析確定一最佳方案?！窘猓?）確定參數(shù)=1400mm; p=1.8MPa; t=40℃;i cφ=1.（,100探傷C=1mm（介質(zhì)無大腐蝕2性）15MnVR:6~16mm，則：[σ]t=177MPa，[σ]=177MPa，=390MPas（2）筒體壁厚設(shè)計(jì)：S pc2[]tpc

1.81400 21771.01.8C=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94《壓力容器用鋼板》）1C=C+C=1.25mm.1 2名義壁厚=S+C+圓整， S+C=7.16+1.25=8.41mm.n圓整后，S=9mm.n（3）筒體水壓試驗(yàn)校核p(DS) T i e T 2S se有效壁厚S=S-C=9-1.25=7.75mme n[]

177試驗(yàn)壓力PT1.25P[]t1.251.8177

2.25MPa計(jì)算應(yīng)力

(DiSe)2.25(1400

204.35MPaT應(yīng)力校核

2Se 27.750.90.93901351MPaT 0.9 T （4）封頭厚度設(shè)計(jì)半球形封頭：pD 1.81400S c i 3.57mmp4[]tpc

41771.01.8C=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94《壓力容器用鋼板》）1C=C+C=1.25mm.1 2名義壁厚=S+C+圓整， S+C=3.57+1.25=4.82mm.n圓整后，S=5mm.n標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭：

Kp

1.01.81400S c i p2[]t