過程裝備設(shè)計(jì)課后題

1、1、一殼體成為回轉(zhuǎn)薄殼軸對(duì)稱問題的條件是什么?答：幾何形狀、承受載荷、邊界支承、材料性質(zhì)均對(duì)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱。2、推導(dǎo)無(wú)力矩理論的基本方程時(shí)，在微元截取時(shí)，能否采用兩個(gè)相鄰的垂直于軸線的橫截面代替教材中與經(jīng)線垂直、同殼體正交的圓錐面？為什么？答：不能。如果采用兩個(gè)相鄰的垂直于軸線的橫截面代替教材中與經(jīng)線垂直、同殼體正交的圓錐面，這兩截面與殼體的兩表面相交后得到的兩殼體表面間的距離大于實(shí)際殼體厚度，不是實(shí)際殼體厚度。建立的平衡方程的內(nèi)力與這兩截面正交，而不是與正交殼體兩表面的平面正交，在該截面上存在正應(yīng)力與剪應(yīng)力，而不是只有正應(yīng)力，使問題復(fù)雜化。3、試分析標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭采用長(zhǎng)短軸之比2的原因。答：2時(shí)

2、，橢圓形封頭中的最大壓應(yīng)力與最大拉應(yīng)力相等，使橢圓形封頭在同樣壁厚的情況下承受的內(nèi)壓力最大，因此150稱這種橢圓形封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭4、何謂回轉(zhuǎn)殼的不連續(xù)效應(yīng)？不連續(xù)應(yīng)力有哪些特征，其中與兩個(gè)參數(shù)的物理意義是什么？ 答：回轉(zhuǎn)殼的不連續(xù)效應(yīng)：附加力與力矩產(chǎn)生的變形在組合殼連接處附近較大，很快變小，對(duì)應(yīng)的邊緣應(yīng)力也由較高值很快衰減下來(lái)。不連續(xù)應(yīng)力有兩個(gè)特征：局部性與自限性。：反映了材料性能與殼體幾何尺寸對(duì)邊緣效應(yīng)影響范圍。越大，邊緣效應(yīng)影響范圍越小。：該值與邊緣效應(yīng)影響范圍的大小成正比。反映邊緣效應(yīng)影響范圍的大小。5、預(yù)應(yīng)力法提高厚壁圓筒屈服承載能力的基本原理是什么？答：使圓筒內(nèi)層材料在承受工作

3、載荷前，預(yù)先受到壓縮預(yù)應(yīng)力作用，而外層材料處于拉伸狀態(tài)。當(dāng)圓筒承受工作壓力時(shí)，筒壁內(nèi)的應(yīng)力分布按拉美公式確定的彈性應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加而成。內(nèi)壁處的總應(yīng)力有所下降，外壁處的總應(yīng)力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的應(yīng)力分布。從而提高圓筒的初始屈服壓力，更好地利用材料。6、承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學(xué)特征是什么？其承載能力低于薄壁殼體的承載能力的原因是什么？答：承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學(xué)特征是：承受垂直于薄板中面的軸對(duì)稱載荷；板彎曲時(shí)其中面保持中性；變形前位于中面法線上的各點(diǎn)，變形后仍位于彈性曲面的同一法線上，且法線上各點(diǎn)間的距離不變；平行于中面的各層材料互不擠壓。原因是：薄板內(nèi)的應(yīng)力分布

4、是線性的彎曲應(yīng)力，最大應(yīng)力出現(xiàn)有板面，其值與（）2成正比；而薄壁殼體內(nèi)的應(yīng)力分布是均勻分布，其值與()成正比。同樣情況下，按薄板與薄殼的定義，（）2>>()，而薄板承受的壓力p就遠(yuǎn)小于薄殼承受的壓力p了。7、橢圓形封頭、碟形封頭為何均設(shè)置短圓筒？答：短圓筒的作用是避免封頭與圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。8、螺栓法蘭連接密封中，墊片的性能參數(shù)有哪些？它們各自的物理意義是什么？答：有墊片比壓力y與墊片系數(shù)m兩個(gè)。墊片比壓力y的物理意義為形成初始密封條件時(shí)墊片單位面積上所受的最小壓緊力；墊片系數(shù)m的物理意義為保證在操作狀態(tài)時(shí)法蘭的密封性能而必須施加在墊片上的

5、壓應(yīng)力。9、按150規(guī)定，在什么情況下殼體上開孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？為什么這些孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？答：150規(guī)定：當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力2.5的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）大于兩孔直徑之與的兩倍，且接管公稱外徑89時(shí)，滿足下表的情況下，可不補(bǔ)強(qiáng)接管外公稱直徑 25 32 38|45 48|57 65|76 89最小厚度3.5|4.0|5.0|6.0 因?yàn)檫@些孔存在一定的強(qiáng)度裕量，如接管與殼體實(shí)際厚度往往大于強(qiáng)度需要的厚度；接管根部有填角焊縫；焊接接頭系數(shù)小于1但開孔位置不在焊縫上。這些因素相當(dāng)于對(duì)殼體進(jìn)行了局部加強(qiáng)，降低了薄膜應(yīng)力從而也降低了開孔處的最大應(yīng)力。因此，可以不預(yù)補(bǔ)強(qiáng)。10、

6、采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，150對(duì)其使用范圍作了何種限制，其原因是什么？答：用在靜載、常溫、中低壓情況下；材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度低于540；補(bǔ)強(qiáng)圈厚度1.5n；n 38。原因?yàn)椋貉a(bǔ)強(qiáng)圈與殼體金屬之間不能完全貼合，傳熱效果差，在中溫以上使用時(shí)，二者存在較大的熱膨脹差，因而使補(bǔ)強(qiáng)局部區(qū)域產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體采用搭接連接，難以與殼體形成整體，所以抗疲勞性能差。11、壓力試驗(yàn)的目的是什么？為什么要盡可能采用液壓試驗(yàn)？答：壓力試驗(yàn)的目的：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。對(duì)外壓容器，在外壓作用下，容器中的缺陷受壓應(yīng)力的作用，不可能發(fā)生開裂，且外壓臨界失

7、穩(wěn)壓力主要與容器的幾何尺寸、制造精度有關(guān)，與缺陷無(wú)關(guān)，一般不用外壓試驗(yàn)來(lái)考核其穩(wěn)定性，而以內(nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行“試漏”，檢查是否存在穿透性缺陷。由于在相同壓力與容積下，試驗(yàn)介質(zhì)的壓縮系數(shù)越大，容器所儲(chǔ)存的能量也越大，爆炸也就越危險(xiǎn)，故應(yīng)用壓縮系數(shù)小的流體作為試驗(yàn)介質(zhì)。氣體的壓縮系數(shù)比液體的大，因此選擇液體作為試驗(yàn)介質(zhì)，進(jìn)行液壓試驗(yàn)。12、一次應(yīng)力、二次應(yīng)力與峰值應(yīng)力的區(qū)別是什么？答：一次應(yīng)力具有“非自限性”，二次應(yīng)力在材料為塑性材料時(shí)具有“自限性”，峰值應(yīng)力具有高度的“局部性”。13、雙鞍座臥式容器設(shè)計(jì)中計(jì)算哪些應(yīng)力？試分析這些應(yīng)力是如何產(chǎn)生的？答：圓筒上的軸向應(yīng)力。由軸向彎矩引起。支座截面處圓筒與封

8、頭上的切向切應(yīng)力與封頭的附加拉伸應(yīng)力。由橫向剪力引起。支座截面處圓筒的周向彎曲應(yīng)力。由截面上切向切應(yīng)力引起。支座截面處圓筒的周向壓縮應(yīng)力。通過鞍座作用于圓筒上的載荷所導(dǎo)致的。14、塔設(shè)備設(shè)計(jì)中，哪些危險(xiǎn)截面需要校核軸向強(qiáng)度與穩(wěn)定性？答：裙座底部截面及孔中心橫截面是危險(xiǎn)截面。筒體與群座連接處的橫截面。補(bǔ)充：1設(shè)置加強(qiáng)圈目的是什么答：設(shè)置加強(qiáng)圈的目的是減小計(jì)算長(zhǎng)度，提高容器抗失穩(wěn)的能力。3水壓試驗(yàn)的目的是什么？為什么水壓試驗(yàn)時(shí)必須限制其環(huán)境溫度？答：目的：降低開孔接管處的應(yīng)力峰值，使這個(gè)應(yīng)力峰值限定在一定許可范圍內(nèi)。水壓試驗(yàn)時(shí)必須限制環(huán)境溫度，使環(huán)境溫度小于水沸點(diǎn)溫度以防止水轉(zhuǎn)化為氣體，高于材料的

9、轉(zhuǎn)脆溫度以防止材料發(fā)生脆性破壞影響試驗(yàn)結(jié)果。4為何在薄壁容器的壁厚設(shè)計(jì)公式中引入焊縫系數(shù)？答：為了補(bǔ)償焊接應(yīng)力或焊接缺陷等因素對(duì)容器強(qiáng)度的削弱，所以引入一小于等于1.0的焊縫系數(shù)。5管法蘭按聯(lián)接方式分的有哪些類型？答：管法蘭按聯(lián)接方式分有整體法蘭、螺紋法蘭、與活套法蘭三種。7法蘭聯(lián)結(jié)中，影響法蘭密封的因素有哪些？答：影響法蘭密封的因素有：螺栓預(yù)緊力密封面型式法蘭剛度墊片性能操作條件。 8標(biāo)準(zhǔn)法蘭公稱壓力如何選??？法蘭公稱壓力的確定與法蘭的最大操作壓力與操作溫度以及法蘭材料三大因素有關(guān)。當(dāng)法蘭材料一定時(shí)，法蘭公稱壓力的選取滿足法蘭在最高操作溫度下的最高允許壓力大于等于法蘭的最大操作壓力。9等面積補(bǔ)強(qiáng)法的補(bǔ)強(qiáng)原則是什么？答：局部補(bǔ)