最新過程設(shè)備設(shè)計考試題

1、2.1在厚壁圓筒中，如果由內(nèi)壓引起的應力與溫差所引起的熱應力同時存在，下 列說法正確的是：（D ）A. 內(nèi)加熱情況下內(nèi)壁應力和外壁應力都有所惡化B. 內(nèi)加熱情況下內(nèi)壁應力和外壁應力都得到改善C. 內(nèi)加熱情況下內(nèi)壁應力有所惡化，而外壁應力得到改善D. 內(nèi)加熱情況下內(nèi)壁應力得到改善，而外壁應力有所惡化2.2通過對最大撓度和最大應力的比較，下列關(guān)于周邊固支和周邊簡支的圓平板 說法正確的是：（A）A. 周邊固支的圓平板在剛度和強度兩方面均優(yōu)于周邊簡支的圓平板B. 周邊固支的圓平板僅在剛度方面均優(yōu)于周邊簡支的圓平板C. 周邊固支的圓平板僅在強度方面均優(yōu)于周邊簡支的圓平板D. 周邊簡支的圓平板在剛度和強度

2、兩方面均優(yōu)于周邊固支的圓平板2.3下列有關(guān)受均布外壓作用圓筒的失穩(wěn)情況的敘述，錯誤的是：（A）A. 失穩(wěn)臨界壓力與材料屈服點無關(guān)B. 受均布周向外壓的長圓筒的臨界壓力與L無關(guān)C. 很短的圓筒在受均布軸向壓縮載荷時將出現(xiàn)對稱失穩(wěn)D. 圓筒的形狀缺陷對圓筒的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響2.4下列不屬于提高厚壁圓筒屈服承載能力的措施為：（D）A. 增加壁厚B. 采用多層圓筒結(jié)構(gòu)，對內(nèi)筒施加外壓C. 自增強處理D. 采用分析設(shè)計的方法2.5下列有關(guān)不連續(xù)應力的敘述，錯誤的為：（C）A. 不連續(xù)應力是由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起變形不協(xié)調(diào)造成的B. 具有局部性與自限性的特征C. 其危害程度比總體薄膜應力大D. 脆性材料制造

3、的殼體對不連續(xù)應力十分敏感2.6下列關(guān)于局部載荷說法正確的是：（B）A. 對管道設(shè)備附件設(shè)置支架，會增加附件對殼體的影響B(tài). 對接管附件加設(shè)熱補償元件，無明顯意義C. 壓力容器制造中出現(xiàn)的缺陷，會造成較高的局部應力D. 兩連接件的剛度差大小與邊緣應力無明顯關(guān)系2.7外壓的短圓筒，失穩(wěn)時，出現(xiàn)的波形個數(shù)為：（C ）A. 兩個B. 四個C. 大于兩個D. 大于四個2.8下列關(guān)于薄殼應力分析中應用的假設(shè)，錯誤的是：（D）A. 假設(shè)殼體材料連續(xù)，均勻，各向同性B. 受載后的形變是彈性小變形C. 殼壁各層纖維在變形后互不擠壓D. 殼壁各層纖維在變形后互相擠壓2.9關(guān)于薄圓平板的應力特點，下列表述錯誤的是

4、：（B ）A. 板內(nèi)為二向應力，切應力可予以忽略B. 正應力沿板厚分布均勻C. 應力沿半徑分布與周邊支承方式有關(guān)D. 最大彎曲應力與（R/t）的平方成正比2 壓力容器應力分析2.1為降低局部應力，下列結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的是：（ABCD）A. 減少兩聯(lián)接件的剛度差B. 盡量采用圓弧過度C. 局部區(qū)域補強D. 選擇合理的開孔方位2.2承受內(nèi)壓的薄橢球殼應力的大小與哪些因素有關(guān)：（ABC）A. 內(nèi)壓的大小B. 球殼的壁厚C. 長短軸之比D. 球殼的材料2.3下列哪些是較常用的實驗應力分析方法：（AC）A. 電測法B. 差分法C. 光彈性法D. 破壞實驗2.4深水容器由于長期工作于水底并承受較大的外壓，常會

5、出現(xiàn)以下幾種失效方式：（ABC）A. 腐蝕B. 泄露C. 失穩(wěn)D. 脆性斷裂2.5不同結(jié)構(gòu)組合殼的連接邊緣處存在有邊緣應力，邊緣應力的特性有：（AC）A. 局部性B. 均勻性C. 自限性D. 連續(xù)性2.6內(nèi)壓作用下，下列關(guān)于單層厚壁圓筒中應力分部規(guī)律的表述正確的有：（ACD）A. 周向應力及軸向應力均為拉應力，徑向應力為壓應力。B. 內(nèi)壁徑向應力絕對值最大，而內(nèi)壁的周向應力最小。C. 軸向應力為一常量，沿壁厚均勻分布，且為周向應力與徑向應力和的一半。D. 除軸向應力外，其他應力沿厚度的不均勻程度與徑比K有關(guān)，K值愈大不均勻程度愈大。2.7下列有關(guān)熱應力的說法正確的有：（ABD）A. 熱應力隨約

6、束程度的增大而增大。B. 熱應力于零外載平衡，是由熱變形受約束引起的自平衡應力C. 厚壁圓筒徑向溫度不均勻引起熱應力時，在溫度高處產(chǎn)生拉伸應力，溫度低處產(chǎn)生壓縮應力。D. 熱應力具有自限性，屈服流動和高溫蠕變可使熱應力降低。2.8下列關(guān)于形狀缺陷對圓筒穩(wěn)定性影響說法正確的是：（ABC）A. 圓筒的形狀缺陷主要有不圓和局部區(qū)域的折皺，鼓脹或凹陷。B. 在內(nèi)壓作用下，圓筒有消除不圓度的趨勢。C. 形狀缺陷對內(nèi)壓容器強度的影響不大。D. 形狀缺陷對外壓容器強度的影響不大。2.9通過合理地設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以降低局部應力，例如以下措施正確的有：（ABCD）A. 減少兩連接件的剛度差。B. 盡量采用圓弧過渡。

7、C. 局部區(qū)域補強。D. 選擇合理的開孔方位。2.10下列關(guān)于厚壁圓筒應力分析正確的是：（AD）A. 厚壁圓筒的應力分析應采用三向應力分析。B. 厚壁圓筒周向應力沿壁厚分布均勻。C. 厚壁圓筒徑向應力沿壁厚分布均勻。D. 內(nèi)外壁間溫差加大，熱應力相應增大。2.11下列哪些是無力矩理論的應用條件：（ABCD）A殼體的厚度、中面曲率和載荷連續(xù)，沒有突變；B構(gòu)成殼體的材料的物理性能相同；C殼體的邊界處不受橫向剪力、彎矩和扭矩的作用；D殼體的邊界處的約束沿經(jīng)線的切線方向，不得限制邊界處的轉(zhuǎn)角與撓度。2 壓力容器應力分析（錯）2.1殼體失穩(wěn)時的臨界壓力隨殼體材料的彈性模量E、泊松比的增大而增大，而與其他

8、因素無關(guān)。（錯）2.2由于邊緣應力出現(xiàn)在不連續(xù)處，因此它的危險性遠遠大于薄膜應力。（對）2.3內(nèi)加熱情況下內(nèi)壁應力疊加后得到改善，而外壁應力有所惡化。外加熱 情況下則剛好相反，內(nèi)壁應力惡化，而外壁應力得到很大改善。（錯）2.4對于受內(nèi)壓殼體，其上面各點一定是受到拉應力的作用，而不會受到壓 應力的作用。（錯）2.5承受均布載荷時，周邊簡支圓平板和周邊固支圓平板的最大應力都發(fā)生 在支承處。（錯）2.6壓力容器爆破實驗中，橢圓形封頭和容器連接處有應力集中現(xiàn)象，所以爆破口一般會出現(xiàn)在接頭處。（錯）2.7筒體是壓力容器最主要的受壓元件之一，制造要求高，因此筒體的制造必須用鋼板卷壓成圓筒并焊接而成。（錯）

9、2.8塑性失效設(shè)計準則一般用于應力分布均勻的構(gòu)件。（錯）2.9外直徑與內(nèi)直徑之比2/1.5的圓柱殼體屬于薄壁圓筒。（錯）2.10工程上常用的標準橢圓形封頭，其 a/b為2。（錯）2.11在僅受內(nèi)壓的厚壁圓筒中，軸向應力沿壁厚分布是不均勻的。（對）2.12周邊固支的圓平板在剛度和強度兩方面均優(yōu)于周邊簡支圓平板。（錯）2.13短圓筒在受外壓失穩(wěn)時，將呈現(xiàn)兩個波紋。2 壓力容器應力分析2.1試述承受均布外壓的回轉(zhuǎn)殼破壞的形式，并與承受均布內(nèi)壓的回轉(zhuǎn)殼作比較，它們有何異同？1. 在內(nèi)壓作用下，這些殼體將產(chǎn)生應力和變形，當此應力超過材料的屈服點， 殼體將產(chǎn)生顯著變形，直至斷裂。2. 殼體在承受均布外壓作

10、用時，殼壁中產(chǎn)生壓縮薄膜應力，其大小與受相等內(nèi) 壓時的拉伸薄膜應力相同。但此時殼體有兩種可能的失效形式： 一種是因強度不 足，發(fā)生壓縮屈服失效；另一種是因剛度不足，發(fā)生失穩(wěn)破壞。2.2試述影響承受均布外壓圓柱殼的臨界壓力因素有哪些？為提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力，應采用高強材料。對否，為什么？對于給定外直徑Do和殼壁厚度t的圓柱殼，波紋數(shù)和臨界壓力主要決定于， 圓柱殼端部邊緣或周向上約束形式和這些約束處之間的距離，即臨界壓力與圓柱殼端部約束之間距離和圓柱殼上兩個剛性元件之間距離L有關(guān)。臨界壓力還隨著殼體材料的彈性模量E、泊松比卩的增大而增加。非彈性失穩(wěn)的臨界壓力，還 與材料的屈服點有關(guān)。彈性失

11、穩(wěn)的臨界壓力與材料強度無關(guān)，故采用高強度材料不能提高圓柱殼彈 性失穩(wěn)的臨界壓力。2.3兩個直徑、壁厚和材質(zhì)相同的圓筒，承受相同的周向均布外壓。其中一個為 長圓筒，另一個為短圓筒，試問它們的臨界壓力是否相同，為什么？在失穩(wěn)前， 圓筒中周向壓應力是否相同，為什么？隨著所承受的周向均布外壓力不斷增加， 兩個圓筒先后失穩(wěn)時，圓筒中的周向壓應力是否相同，為什么？2.4承受周向壓力的圓筒，只要設(shè)置加強圈均可提高其臨界壓力。 對否，為什么？ 且采用的加強圈愈多，殼壁所需厚度就愈薄，故經(jīng)濟上愈合理。對否，為什么？對于承受周向外壓的圓筒，短圓筒的臨界壓力比長圓筒的高，且短圓筒的臨 界壓力與其長度成反比。故可通過

12、設(shè)置合適間距的加強圈， 使加強圈和筒體一起 承受外壓載荷，并使長圓筒變?yōu)槎虉A筒（加強圈之間或加強圈與筒體封頭的間距 LvLcr），或使短圓筒的長度進一步降低，從而提高圓筒的臨界壓力。若設(shè)置的 加強圈不能使長圓筒變?yōu)槎虉A筒（L>Lcr）,則所設(shè)置的加強圈并不能提高圓筒 的臨界壓力。設(shè)置加強圈將增加制造成本；而且，當 L/Do很小時，短圓筒可能變?yōu)閯?性圓筒，此時圓筒的失效形式已不是失穩(wěn)而是壓縮強度破壞，此時再設(shè)置額外的加強圈已無濟于事。因此，加強圈的數(shù)量并不是越多越好，應當設(shè)計合理的間距。2.5試確定和劃分短圓筒與剛性圓筒的界限，并導出其臨界長度短圓筒最小臨界壓力近似計算式：2.59Et2

13、對于鋼質(zhì)長圓筒，臨界壓力計算式為:對于給定的D和t的圓筒，有一特征長度作為區(qū)分n=2的長圓筒和n>2的短圓筒的 界限，此特性尺寸稱為臨界長度，以Lcr表示。當圓筒的計算長度L>Lcr時屬長圓筒；當LvLcr時屬短圓筒。如圓筒的計算長度 L=Lcr時，上述兩式相等即2.6承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學特征是什么？它的承載能力低于薄壁殼體的承載能力的原因是什么？受軸對稱均布載荷薄圓板的應力有以下特點 板內(nèi)為二向應力6、二札平行于中面各層相互之間的正應力-z及剪力Qr引起的切應力均可予以忽略。 正應力二r、二二沿板厚度呈直線分布，在板的上下表面有最大值，是純彎曲應力。 應力沿半徑的分

14、布與周邊支承方式有關(guān)，工程實際中的圓板周邊支承是介于兩者之間的形式。 薄板結(jié)構(gòu)的最大彎曲應力與（Rt 成正比，而薄殼的最大拉（壓）應 力。max與Rt成正比，故在相同Rt條件下，薄板的承載能力低于薄殼的承載能力。2.7承受橫向均布載荷作用的圓平板，試比較周邊簡支和固支情況下，圓板中的 最大彎曲應力和撓度的大小和位置1. 撓度周邊固支和周邊簡支圓平板的最大撓度都在板中心。周邊固支時，最大撓度為fmaxpR464D周邊簡支時，最大撓度為sWmaxpR4八 ” 64D者之比為WaxWfax1 J對于鋼材，將=°.3代入上式得maxWmax5 0.31 0.3= 4.08這表明，周邊簡支板的

15、最大撓度遠大于周邊固支板的撓度。2. 應力周邊固支圓平板中的最大正應力為支承處的徑向應力，其值為3pR2周邊簡支圓平板中的最大正應力為板中心處的徑向應力，其值為-r max3 3川丄？ pR28 t2二者的比值為sr maxr max對于鋼材，將0.3代入上式得 .652這表明周邊簡支板的最大正應力大于周邊固支板的應力2.8承受周向壓力的圓筒，只要設(shè)置加強圈均可提高其臨界壓力。 對否，為什么？且采用的加強圈愈多，殼壁所需厚度就愈薄，故經(jīng)濟上愈合理。對否，為什么？2.9已知一環(huán)板，外周邊簡支、內(nèi)周邊受均布剪力 f,其任意半徑處的轉(zhuǎn)角、 撓度W和彎曲應力匚r、匚二表達式均為已知?，F(xiàn)求幾何尺寸不變時

16、，內(nèi)周邊簡支、 外周邊受均布剪力f的環(huán)板的轉(zhuǎn)角、撓度和應力的表達式。2.10單層厚壁圓筒在內(nèi)壓與溫差同時作用時，其綜合應力沿壁厚如何分布？筒壁屈服發(fā)生在何處？為什么？內(nèi)加熱情況下內(nèi)壁應力疊加后得到改善，而外壁應力有所惡化。外加熱時則相反，內(nèi)壁應力惡化，而外壁應力得到很大改善。（綜合應力沿厚壁圓筒分布見課本 2.3厚壁圓筒應力分析）首先屈服點需要通過具體計算得出，可能是任意壁厚上的點。do-2.11為什么厚壁圓筒微元體的平衡方程匸，在彈塑性應力分析中同dr樣適用？微元體的平衡方程是從力的平衡角度列出的，不涉及材料的性質(zhì)參數(shù)（如彈性模量，泊松比），不涉及應力與應變的關(guān)系，故在彈塑性應力分析中仍然適

17、用。2.12 一厚壁圓筒，兩端封閉且能可靠地承受軸向力，試問軸向、環(huán)向、徑向三應力之關(guān)系式匚z =二工,對于理想彈塑性材料，在彈性、塑性階段是否都成立，為什么？成立。2.13有兩個厚壁圓筒，一個是單層，另一個是多層圓筒，二者徑比K和材料相同，試問這兩個厚壁圓筒的爆破壓力是否相同？為什么？不相同。采用多層圓筒結(jié)構(gòu)，使內(nèi)層材料受到壓縮預應力作用，而外層材料處 于拉伸狀態(tài)。當厚壁圓筒承受工作壓力時，筒壁內(nèi)的應力分布由按Lam!（拉美） 公式確定的彈性應力和殘余應力疊加而成。 內(nèi)壁處的總應力有所下降，外壁處的 總應力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的應力分布。從而提高圓筒的初始屈服壓 力，也提高了爆破壓力

18、。2.14預應力法提高厚壁圓筒屈服承載能力的基本原理是什么？通過壓縮預應力，使內(nèi)層材料受到壓縮而外層材料受到拉伸。當厚壁圓筒承受 工作壓力時，筒壁內(nèi)的應力分布由按拉美公式確定的彈性應力和殘余應力疊加而 成，內(nèi)壁處的總應力有所下降，外壁處的總壓力有所上升，均化沿筒壁厚度方向 的應力分布，從而提高圓筒的初始屈服壓力。2.15承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學特征是什么？其承載能力低于薄壁 殼體的承載能力的原因是什么？ 殼體的厚度、曲率及載荷連續(xù)，沒有突變，構(gòu)成殼體的材料的物理性能相 同。殼體的厚度發(fā)生突變處，曲率突變及開孔處和垂直于殼面的集中載荷作用區(qū) 域附近，無力矩理論是不適用的。 殼體的邊界處

19、不受法向力和力矩作用。 .殼體的邊界處約束的支承反力必須作用在經(jīng)線的切線方向，邊界處的變形，轉(zhuǎn)角與撓度不受到限制。2.16單層薄壁圓筒同時承受內(nèi)壓 Pi和外壓Po作用時，能否用壓差代入僅受內(nèi)壓 或僅受外壓的厚壁圓筒筒壁應力計算式來計算筒壁應力？為什么？試比較承受橫向均布載荷作用的圓形薄板， 在周邊簡支和固支情況下的最大彎曲 應力和撓度的大小和位置。不能。材料在承受內(nèi)外壓的同時與單獨承受時，材料內(nèi)部的力學形變與應力是 不一樣的。例如，筒體在承受相同大小的內(nèi)外壓時，內(nèi)外壓差為零，此時筒壁應力不等于零。2.17工程上采取什么措施來減少熱應力？熱應力是由溫度變化引起的自由膨脹或收縮受到約束所引起的。要

20、減少熱應力 從兩個方面考慮：1、減少溫度變化；2、減少約束。要嚴格控制熱壁設(shè)備的加熱、冷卻速度。必要是要采取保溫層措施來減少溫度 變化。工程上應盡量避免外部對熱變性的約束、設(shè)置膨脹節(jié)(或柔性元件) ，同樣容 器得形狀也對約束有關(guān)系，球形由于其關(guān)于球心完全對稱，其膨脹受到容器本身 的約束就小的多了。但由于球形加工的難度，工程上應盡量采用橢球形。2.18試分別在內(nèi)壓和外壓作用下分析圓筒形狀缺陷對圓筒穩(wěn)定性的影響。試述有哪些因素影響承受均布外壓圓柱殼的臨界壓力？提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力，采用高強度材料是否正確，為什么？圓筒的形狀缺陷主要有不圓和局部區(qū)域中的折皺、鼓脹或凹陷，在內(nèi)壓作用下， 圓筒有

21、消除不圓度的趨勢，這些缺陷，對內(nèi)壓圓筒強度的影響不大；對于外壓圓 筒,在缺陷處會產(chǎn)生附加的彎曲應力， 使得圓筒中的壓縮應力增大，臨界壓力降 低，因此形狀缺陷對外壓圓筒的影響較大。2.19求解內(nèi)壓殼體與接管連接處的局部應力有哪幾種方法？(1) 應力集中系數(shù)法：a應力集中系數(shù)曲線b.應力指數(shù)法(2) 數(shù)值計算；(3) 應力測試2.20圓柱殼除受到介質(zhì)壓力作用外，還有哪些從附件傳遞來的外加載荷？除受到介質(zhì)壓力作用外，過程設(shè)備還承受通過接管或其它附件傳遞來的局部載 荷，如設(shè)備的自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的約束反力、溫度變 化引起的載荷等。這些載荷通常僅對附件與設(shè)備相連的局部區(qū)域產(chǎn)生影響。

22、此外, 在壓力作用下，壓力容器材料或結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，如截面尺寸、幾何形狀突變的區(qū) 域、兩種不同材料的連接處等，也會在局部區(qū)域產(chǎn)生附加應力。2.21組合載荷作用下，殼體上局部應力的求解的基本思路是什么？試舉例說明。2.22何謂回轉(zhuǎn)殼的不連續(xù)效應？不連續(xù)應力有那些重要特征，其中B與(Rt)平方根兩個參數(shù)量的物理意義是什么？由于殼體的總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)，組合殼在連接處附近的局部區(qū)域出現(xiàn)衰減很快的 的應力增大現(xiàn)象，稱為 不連續(xù)效應”不連續(xù)應力具有局部性和自限性兩種特性。 2.23單層厚壁圓筒承受內(nèi)壓時，其應力分布有那些特征？當承受的內(nèi)壓很高時， 能否僅用增加壁厚來提高承載能力，為什么？(應力分布特征見課本2.3厚壁圓筒應力分析)由單層