完整版化工机械基础试题及答案.docx
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完整版化工机械基础试题及答案
一、名词解释（10分）
1、无力矩理论：
在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力状态和承受
内压的薄膜相似，又称薄膜理论。
2、法兰的公称压力：
以16MnR在200C时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有该
尺寸法兰的公称压力。
3、泊松比：
弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值，称为横向变形系数或泊松
比。
是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。
一
4、同素异构转变：
在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称同素异构转变。
5、热脆：
硫以FeS的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点（985°C）化合物，而钢材的
热加工温度一般在1150OC-1200OC以上，当钢材热加工时由于FeS化合物的过早熔化而
导致工件开裂，称为“热脆”。
2.作图题（共10分）
根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分）
U11H
4垃一—a一+2a
三、问答题（共26分）
1.Q235-A•F代表—普通碳素钢—（钢种），其中Q为_屈服强度的头一个拼音字母235
为_屈服强度值A表示_质量等级_,F表示_沸腾钢—;0Cr18Ni9代表铬镍不锈钢_（钢种），18表示含铬18%,9表示含镍9%;ZL7代表铸铝（钢种）；H80代表黄
铜—（钢种），80表示平均含铜80%。
（5分）
2•埋弧自动焊的优缺点是什么？
不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？
（5分）
埋弧自动焊的优点：
1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好
缺点：
不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。
不锈钢焊接可采用氩弧焊，用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。
3•什么是外压容器的失稳？
简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断外压容器的类型？
（8分）
容器强度足够，却突然失去原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶皱，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形，这种现象称为弹性失稳。
其实质是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。
侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，产生的波形数n=2时，为长圆
筒；n>2时，为短圆筒；如只发生强度破坏，无失稳则为刚性筒。
4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？
（8分）
（1）直径为2000mm，设计压力为10Mpa的废热锅炉
（2）设计压力为0.6Mpa的氟化氢气体储罐
（3）设计压力为I.OMpa的搪玻璃压力容器
（4）p为4Mpa的剧毒介质容器
（1）为三类容器；
（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。
四、计算题（共54分）
1、
一个低合金钢内压反应釜，内径Di1000mm，工作压力2.0MPa（装有安全阀），
，全部无损探伤，内部介质有轻微
（t144MPa
作温度3000C，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板）腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。
e
表钢板负偏差Cl（mm）
钢板厚度
6〜7
8〜25
26〜30
32〜34
36〜40
42〜50
52〜60
负偏差
0.6
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
解：
设壁厚11mm,C10.8mm,C21mm
2、低碳钢外压圆筒，外径
D°1040mm，测量壁厚为20mm，内部介质无腐蚀性，钢板
负偏差C10.8mm，筒体长5000mm，两侧为椭圆封头，凸面高度300mm，求该筒
体的许用外压。
（弹性模量为2105MPa）（6分）
解：
Lcr1.17104010408955mm属短圆筒,
\19.2
19.2
2.5
Pcr2.592
10%
4.80MPa
Per
m
1.6MPa
1040
22
3、截面直杆如图，已知：
A2cm，A24cm，
22
A36cm，E200GN/m，求出各截面的轴
力，画出轴力图，并求杆的总伸长。
（10分）
解：
渝FT
TP
-）
L
EA1
PiLiP2L2
P3L3
EA2
201.010
EA3
3
201.510
9494
20010921042001094104
3
501.210
4
悬臂梁的挠曲线方程为：
1
M222
fx1.6310x,（0xa）
EJz
边界条件：
x0时,
0,f0,解得：
F0,D0
fM2
fa
2EJz
Ma
xa
EJz
Ma“
EJz（x
2）
6.52103（x0.1）,ax
自由端的转角：
BC
Ma3
6.52103rad
EJz
自由端的挠度：
fBfc
c（La）
Ma
a
（LJ
1.30
3
10m
EJZ
2
5、如图所示，扭矩Mn2kN.m，轴向力P100kN，作用在直径D50mm的钢轴上
若170MPa，求圆轴外圆周的危险点A处
（1）主应力的大小；
（2）
主平面位置;
（12分）
（3）最大剪应力；（4）分别用第三、第四强度理论计算该点的相当应力。
解:
Mu
Hr.
P50.93MPa，y0
Ay
xy
max
min
2
xyXy
-~22
2
xy
tg20
2xy
3.2
因为
Mn
59.92MPa
110.84MPa
036.320或53.680
y，0max45°，所以0max53.68°
159.92MPa
110.84MPa
max
85.38MPa
r3
3170.8MPa
81.49MPa
6、一设备法兰的操作温度为280°C,工作压力为0.4MPa，当材料为Q235-A和15MnVR时
应分别按何种公称压力级别确定法兰的几何尺寸。
（4分）
褰+17甲乞豐平輝躊岂的鼻大览柱工作畀力加E
工榨
PN
>-2D-2UJ
ZJO
330
0.25-
AJ6
01j
0-1*
Xll扌
Q.27.
0,27
D.2G
■25
0.4C
0加
0.3J
g
乩£4
oa
1血
板
0.41
i.JO|
ISMnVK
1.00
1C5
1.0D
1
扳
Q23M3
1.04
r^n
ow
0.80
BMnVX
1.74
1.7Z.
1.69
L.«D
解：
Q235-A应按公称压力I.OMPa级别确定法兰的几何尺寸。
15MnVR应按公称压力0.6MPa级别确定法兰的几何尺寸。
选择题
1、材料的刚度条件是指构件抵抗（B）的能力。
2、一梁截面上剪力左上右下，弯矩左顺右逆，描述正确的是（A）。
A•剪力弯矩均为正B.剪力弯矩均为负
C.剪力为正弯矩为负D.剪力为负弯矩为正
3、内压容器封头直边的作用是（B）。
A.制造加工容易
B.防止热应力与边缘应力叠加
C.局部加强
D.节约材料
4、构件的强度、刚度和稳定性（C）
A•只与材料的力学性质有关；B.只与构件的形状尺寸有关；
C.与A和B都有关；D.与A和B都无关。
5、为保证整个机器设备在外力作用下安全可靠地工作，它们的每个构件必须满足三个基本
条件，即要有足够的（C）
受外压的圆筒壳体其破坏形式为失稳的是（
10、优质非合金钢20g表示
11、关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，正确的是（D）
A.应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效；
B.应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效；
C.应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效；
D.应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效
12、在承受内压的圆柱形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴（
C.与筒体轴线成45度角D•任何方向均可
13、下述材料中哪一个与其它材料不同类（C/D）。
A•低碳钢B.优质钢C.铜D•铸铁
14、当采用无缝钢管作为筒体时，其公称直径为（A）
A.管子的外径B.管子的内径
C.管子的平均直径D.管子的公称直径
15、用三种不同材料制成尺寸相同的试件，在相同的试验条件下进行拉伸试验，得到的应力
—应变曲线如图示。
比较三条曲线，可知拉伸强度最高、弹性模量最大、塑性最好的材
料是（A）
16、化工容器就其整体而言，通常属于轴对称问题，是因为（
口曰
19、下述容器中哪一个易发生失稳
20、下述设备哪一项不属于三类压力容器（
21、卧式布置的容器其受力情况可简化为（
25、若轴向拉伸等直杆选用同种材料，三种不同的截面形状：
圆形、正方形、空心圆，比较
三种情况的材料用量，则（
26、下列封头受力状况最好的是（A）P142
A.球形封头B.椭圆形封头C.碟形封头D.平板封头
27、容器的标准化参数包括（B）。
A.公称直径和公称容积B.公称直径和公称压力
C.公称压力和壁厚D.公称质量和公称容积
28、压力容器设计中，碳素钢及低合金钢要求的最小厚度为（A）。
A.3mmB.4mmC.5mmD.6mm
29、化工装置中下述哪个设备受力可视为扭转变形（B）。
A.承受风压的塔器B.转动的泵轴
C.容器的拉杆D.塔器的地脚螺栓
30、从受力角度分析，锥形壳体（B）处应力最大，因此开孔应避开此位置。
A.锥顶B.锥底C.锥顶与锥底中间处D.各部位相同
31、下述材料中哪一个归属优质碳钢（B）。
A.1Cr13B.20C.1Cr25Si2D.16MnDR32、下述哪一种圭寸头没有直边（D）o
A.椭圆形封头B.碟形封头C.球冠封头D.大端折边锥形封头
B）
C.20gD.0Cr18Ni9Ti
B.1.6MPaP10MPa
D.P100MPa
33、以下材料哪一个是压力容器专用钢（
A.Q235-AB.16MnR
34、中压容器的压力范围为（B）
A.0.1MPaP1.6MPa
C.10MPaP100MPa
35、压力容器在名义厚度计算时，不考虑记入下述哪一项（D）o
B）o
A.钢板负偏差B.腐蚀裕量C.圆整值D.容器最小厚度
36、塑性与脆性材料是用延伸率来划分的，塑性材料的延伸率为（
A.>3%B.>5%C.>8%D.>10%
37、下述哪种约束类型是由力和力矩共同作用（D）。
A.柔索约束B.光滑面约束C.固定铰约束D.固定端约束
38、化工装置中装有液体的卧式容器可视为（B）。
A.简支梁B.外伸梁C.非静定梁D.悬臂梁
39、对圆筒型容器下述说法正确的是（D）。
A.经向应力与环向应力相等B.经向应力与环向应力均为零
C.经向应力大于环向应力D.经向应力小于环向应力
40、造成梁断裂破环的主要原因是（B）。
A.弯矩B.剪应力C.弯矩和剪应力共同作用D.扭矩
41、一般传动轴的许用扭转角规定为（B）。
A.（0.250~0.50）/mB.（0.50~1.O0）/m
C.（1.03~2.00）/mD.（20~40）/m
42、圆筒形容器的直径为D,则其第一曲率半径为（C）。
A.DB.D/2C.D.0
43、下述封头中，哪一个制造容易但抗压性能最差（C）。
P142
A.锥形封头B.椭圆形封头C.平板封头D.球形封头
44、下述对外压容器临界压力叙述错误的是（）。
A.筒体椭圆度与临界压力关系不大B.有加强圈时可以增加临界压力
C.长径比相同但厚度大者临界压力大D.筒体材料与临界压力关系不大
45、容器进行压力实验的方法中不包括下述哪一项（D）。
A.液压实验B.气压实验C.气密实验D.密封实验
46、碳钢和铸铁的划分是依据（C）的不同。
49、高压容器的压力范围为（C）。
A.o.IMPaP1.6MPaB.1.6MPaP10MPa
C.10MPaP100MPaD.P100MP
50、铸铁材料广泛用于机床床身、机座等部位是因为其（B）。
A.抗拉性能好B.抗压性能好C.弹性好D.韧性好
（C）。
51、低碳钢拉伸时沿与轴线450方向出现滑移线现象可以用下述哪个理论加以解释
A.最大拉应力理论B.最大伸长线应变理论P82
C.最大剪应力理论D.形状改变比能理论
52、各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的（D）
A.外力；B.变形；C.位移；D.力学性质。
53、以下关于轴力的说法中，哪一个是错误的（C）
A.拉压杆的内力只有轴力B.轴力的作用线与杆轴重合
C.轴力是沿杆轴作用的外力D.轴力与杆的横截面与材料无关
54、关于刚体的描述，下面正确的是（D）
A.刚体是理想化的模型B.在力的作用下不发生变形的物体
C.变形为主要因素时不能将物体看成刚体D.A、B、C都正确
55、用标距50mm和100mm的两种拉伸试样，测得低碳钢的屈服应力分别为
伸率分别为85和80，比较两试样的结果，则有（D）
A.oi80
B.os1<02,8=80
C.0S1=0S2,皆〉So
D.051=0S2,S=So
A）。
56、对于塑性材料从经济性考虑，采取哪种截面形式的梁最合理（
A.工字钢B.矩形C.圆形D.T型
57、下述设备哪一项不属于三类压力容器（D）。
A.高压容器B.移动式压力容器
C.
承受的最大应力应当小于的
球形容器D.低压容器
58、低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时,
数值是（B）
A.比例极限B.屈服极限C.强度极限D.许用应力
59、图示单向均匀拉伸的板条。
若受力前在其表面画上两个正方形
a和b,则受力后正方形
a、b分别变为（C）
A.正方形、正方形
B.正方形、菱形
C.矩形、菱形
D.矩形、正方形
60、图示结构，杆1的材料是钢，杆2的材料为铝，两杆的横截面面积相等。
在力
F作用
下，节点A（A）
A.向左下方位移
B.向铅垂方向位移
C.向右下方位移
D.不动
61、下面介质中不能用作气压试验的气体是（C）
C.二氧化碳
A.氮气B.干燥、洁净的空气
D.惰性气体
B.AB//CD,
a角不变
D.AB不平行于
CD
变形后（A）
A.AB//CD,a角减小
C.AB/CD,a角增大
63、一等直拉杆在两端承受拉力作用，若其一半为钢，另一半为铝，则两段的（B）
A.应力相同，变形相同B.应力相同，变形不同
C.应力不同，变形相同D.应力不同，变形不同
64、从制造角度来看，椭圆形、半球形、锥形和平板封头的制造从易到难的顺序是（D）
A•半球形、椭圆形、锥形、平板
B.
锥形、平板、
椭圆形、半球形
C.平板、椭圆形、锥形、半球形
D.
平板、锥形、
椭圆形、半球形
65、受外压的长圆筒失稳时波数为（
B
）
A.大于2的整数B.2
C.
3
D.4
66、关于内力与应力的关系中，说法正确的是（
D
）
A.内力是应力的矢量和B.内力是应力的代数和
C.应力是内力的平均值D.应力是内力的分布集度
67、关于00.2有如下四种论述，请判断哪一个是正确的（C）
A.弹性应变为0.2%时的应力值B.总应变为0.2%寸的应力值
C.塑性应变为0.2%寸的应力值D.塑性应变为0.2时的应力值
68、在受轴向拉伸的杆件中任选一点，围绕该点取得的单元体的应力状态属于（B）
A.单向应力状态B.二向应力状态
A.中性轴为zi，最大拉应力在上边缘处
B.中性轴为zi,最大拉应力在下边缘处
C.中性轴为zo,最大拉应力在上边缘处
D.中性轴为zo，最大拉应力在下边缘处
70、化工容器就其整体而言，通常属于轴对称问题，是因为（
C.所受外力对称于回转轴D.A、B、C均是
71、下列材料中一般不宜用于制造化工容器的是（B）
2
74、某一梁段的弯矩方程为M（x）=（qlx—qx）/2，则其剪力方程为（
2
C.Q（x）=ql/2—qxD.Q（x）=qlx—qx
75、下列变形属于可以恢复的是（B）
A.塑性变形B.弹性变形C.弯曲变形D.拉伸变形
76、关于材料的力学性能，有如下结论，请判断哪一个是正确的（A）
A.脆性材料的抗拉能力低于其抗压能力
B.脆性材料的抗拉能力高于其抗压能力
C.塑性材料的抗拉能力高于其抗压能力
D.脆性材料的抗拉能力等于其抗压能力
77、塑性材料和脆性材料的危险应力分别是（C）
A.oe和6B.（J5和eC.os和eD.cp和6
78、受内压和风压作用的塔设备其受力状况可以转化成（A）
80、在高温下，材料除了强度极限和屈服极限下降之外，还将发生（C）
A.疲劳现象B.断裂现象
81、受内压的圆筒壳体，其薄膜应力为（
A.经向应力为环向应力的2倍
C.环向应力为经向应力的2倍
82、设备上接管的外伸长度应考虑（
C.蠕变现象D.热脆现象
C）
B.经向应力等于环向应力
D.环向应力为经向应力的2倍
D）
A.所设置的保温层厚度
B.便于安装螺栓
C.便于安装加固结构D.A和B
83、在压力容器上开孔不会造成以下哪种现象（C）
A.应力集中B.对设备的强度削弱
C.容器设计厚度增加D.较大的局部应力
84、下列钢材中不宜用来制作容器的是（C）
A.16MnRB.20RC.0Cr18Ni9TiD.45
85、圆桶形容器的直径为D,则其第二曲率半径为（D）
A.DB.D/2C.D.0
86、对椭圆形封头叙述错误的是（A）。
A.封头越扁承压性能越好B.标准型封头a/b=2
C.封头越扁冲压制造越容易D.封头的a/b增加会导致应力增加
87、容器强度设计得到的名义厚度中不包括以下哪一项（D）。
A.负偏差B.腐蚀余量C.圆整值D.最小厚度
88、低碳钢拉伸过程中哪个阶段满足虎克定律（A）o
A.弹性阶段B.屈服阶段C.强化阶段D.局部变形阶段
89、铸铁材料的拉伸和扭转破坏现象可以用下述哪个理论加以解释（A）o
A.最大拉应力理论B.最大伸长线应变理论
C.最大剪应力理论D.形状改变比能理论
90、下述容器中哪一个易发生失稳（D）o
A.低压容器B.高压容器C.内压容器D.外压容器
91、以下材料哪一个是压力容器专用钢（B）o
A.Q235AB.20RC.20gD.1Cr13
92、圆轴扭转时，下述哪个部位承受的剪应力最大（C）o
A.横截面圆心处B.各部位一样大
C.横截面外表面D•横截面距圆心、外表面等距离处
93、下述材料中哪一个归属不锈钢（C）。
A•1Cr13B.20C.1Cr25Si2D•16MnDR
94、交变应力使构件发生的破坏称为（A）。
A.疲劳B.失稳C.破坏D.失效
95、下述哪一项改进不能节约材料（C）。
A.搅拌浆实心轴变为空心轴B.矩形梁变为工字钢梁
C.圆形梁变为槽钢梁D.槽钢梁变为工字钢梁
96、以下材料哪一个是锅炉专用钢（C）。
A.Q235A-FB.20RC.20gD.1Cr13
97、下列叙述正确的是（A）o
A.球形容器的经向应力与环向应力相等
B.圆筒形容器的经向应力与环向应力相等
C.球形容器的经向应力大于环向应力
D.圆筒形容器的经向应力大于环向应力
98、从经济性及抗压能力综合考虑，下述哪种封头应用最广（B）o
A.锥形封头B.椭圆形封头C.平板封头D.球形封头
99、下述哪一项不是影响法兰的密封因素（D）o
A.螺栓预紧力B.密封面C.垫片D.介质温度
100、下述材料中哪一个归属低温用钢（D）o
A.1Cr13B.20C.1Cr25Si2D.16MnDR
101、化工装置承受风压的精馏塔可视为（D）o
A.简支梁B.外伸梁C.非静定梁D.悬臂梁
A.只与材料的力学性质有关；B.只与构件的形状尺寸有关；
C.与A和B都有关；D.与A和B都无关。
103、.各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的（D）。
A.外力；B.变形；C.位移；D.力学性质。
104、关于内力与应力的关系中，说法（D）是正确的。
A.内力是应力的矢量和；B.内力是应力的代数和；
C.应力是内力的平均值；D.应力是内力的分布集度。
105、若轴向拉伸等直杆选用同种材料，三种不同的截面形状：
圆形、正方形、空心圆，比
较三种情况的材料用量，则（D）。
A.正方形截面最省料；B.圆形截面最省料；
C.空心圆截面最省料；D.三者用料相同。
106、一受扭圆棒如图所示，其m-m截面上的扭矩等于D__
A.Tm-m=M+M=2M；B.Tm-m=M-M=0；
C・Tm-m=2M-M=M；D.Tm-m=-2M+M=-M。
107、
平面汇交力系的平衡条件为（
A
）。
A.
Fx0,Fy0
B.
Fx
0,
Fy0,
Mo（Fi）0
C.
Fx0
D.
Fx
0,
Mo（FJ
0
10
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