化工设备机械基础a卷答案
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徐州工程学院试卷答案 2012 — 2013 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 2013 年 5 月 3 日 使用班级 10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(共4小题,每空1分,共计10分) 1.已知杆件作用力如图示,F1=8kN ,F2=20kN ,
F3=8kN ,F4=4kN ,则AC 段轴力为 8 kN ,
CD 段轴力为 -12 kN ,DB 段轴力为 -4 kN 。
2.提高梁抗弯强度的主要措施有(1) 合理安排梁的受力情况;(2) 选用合理截面 ;(3) 采
用变截面梁 。
3.长圆筒失稳后出现 2个 波,短圆筒失稳后出现 3个及以上 的波数。
4.开孔补强的设计原则是 等面积补强法 的设计原则和 塑性失效补强 的设计原则。
二、选择题(共10小题,每题2分,共计20分)
1.左端固定的圆截面直杆受扭转力偶作用,如图1所示,杆中的最大扭矩|T max |为( B )m kN ⋅。
A .6
B . 7
C .8
D .9
2.简支梁受集中力作用,如图2所示,以下结论中( C )是错误的。
A .AC 段,剪力表达式为 ()L Fb x Q = B.AC 段,弯矩表达式为x L
Fb x M =)(; C.CB 段,剪力表达式为 ()L
Fa x Q = D.CB 段,弯矩表达式为)()(x L L Fa x M -=
3.铸铁拉伸试验破坏由什么应力造成?破坏断面在什么方向?以下结论哪一个是正确的?( D )
A .切应力造成,破坏断面在与轴线夹角45º方向;
B .切应力造成,破坏断面在横截面;
C .正应力造成,破坏断面在与轴线夹角45º方向;
D .正应力造成,破坏断面在横截面。
4.工作压力为10Mpa ,容积为2m 3的乙烯贮罐属于( C )。
A .Ⅰ类容器
B .Ⅱ类容器
C .Ⅲ类容器
D .不上类
5.最终在图纸上标注的厚度为( A )。
A .名义厚度
B .计算厚度
C .设计厚度
D .毛坯厚度
6.目前国内外广泛采用的中低压容器封头是( D )。
题1图 题2图
A .锥形
B .蝶形
C .半球形
D .椭圆形
7.对于存储有毒介质的法兰密封面型式,一般不选用( A )。
A .平面型
B .凹凸面型
C .榫槽面型
8.对于薄壁圆筒内压容器来说,理论上筒壁上环向压力是经向压力的( C )倍。
A .1/2
B .1
C .2
D .4
9.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
10.压力容器标准法兰不包括( D )。
A .甲型平焊法兰
B .乙型平焊法兰
C .长颈对焊法兰
D .短颈对焊法兰
三、是非题(共10小题,每题1分,共计10分)
1.若要构件在外力作用下能够安全可靠地进行工作,则构件需要满足强度条件、刚度条件和稳定性
条件。(√)
2.胡克定律指出在拉伸和压缩过程中,应力和应变成正比关系。(√)
3.应力集中因数反应的是应力集中的程度。(√)
4.因为从受力分析角度来说,半球形封头最好,所以不论在任何情况下,都必须首先考虑采用半球
形封头。(×)
5.圆筒形容器上开椭圆孔时,为降低开孔边缘的应力集中程度,应使椭圆的长轴椭圆孔之长轴平行
于筒体轴线。(×)
6.介质与压力一定,壁厚越大,薄膜应力就越小。(×)
7.容器法兰与管法兰的PN 、DN 相同时可以相互代用。(×)
8.外压和真空容器不应以内压进行压力试验。(×)
9.压力容器孔边应力集中的程度与孔径大小、器壁厚度及容器直径等因素有关。(√)
10.轮齿折断是轮齿失效的主要形式之一。(√)
四、分析、计算题(共60分)
1.图示结构,分别画出受力图分析AB 、BC 杆的受力。(6分)
(3分) (3分)
2.变截面直杆受力如图,已知A 1=400mm 2,A 2=300mm 2,[σ]=100Mpa ,试校核杆件的强度。(7分) 解:(1)画轴力图(2分)
(2)求最大应力
3N 1351087.5MPa 400
AB AB F A σ⨯===(1分) MPa 5.67400102731C N =⨯==
A F
B B
C σ(1分) 3N 2271090MPa 300
σ⨯===CD CD
F A (1分)
MPa 90max ==CD σσ
(3)强度校核
[]max 90MPa <σσ=强度满足。(2分)
3.图示传动轴,A 轮输入功率PA=50kW ,B 、C 轮输出功率PB=30kW ,PC=20kW ,轴的转速n=300r/min 。
1)画轴的扭矩图,并求Tmax 。2)若将轮A 置于B 、C 轮之间,哪种布置较合理?(8分) 解:(1)计算外力偶矩
5095491592N m 300
A M =⨯=⋅(1分) 309549955N m 300
B M =⨯=⋅(1分) 209549637N m 300
C M =⨯
=⋅(1分) 画传动轴的扭矩图(1分)
得:| Tmax|1=1592kN·m(1分)
(2)将轮A 置于B 、C 轮之间,画扭矩图(1分)
得:| Tmax|2 = 955kN·m < | Tmax|1 (1分)
可见,后一种布置较前种布置合理。(1分)
4.图示外伸梁,F=500N ,a =0.4m,材料的 [σ]=120MPa 。试画出弯矩图,并按弯曲正应力强度准则设计圆截面直径d 。(7分)
解:(1)画梁的弯矩图求最大弯矩(3分)
max M Fa =(1分)
(2)强度计算
由正应力强度准则
max max max 3
[]0.1z M M W d σσ==≤(2分)
25.5mm d ≥==(1分)
所以,梁的直径取d=26mm 。
5.图示为一厂房的牛腿柱,设由房顶传来的压力P1=100KN ,由吊车梁传来压
力P2=30KN ,已知e=0.2m ,b=0.18m ,问截面边h 为多少时,截面不出现拉应
力。并求出这时的最大压应力。(7分)
解:(1)求内力:
M =P 2 e =6KN.m (1分)
N =P 1+P 2=100+30=130KN (1分)
(2)求应力: