压力容器分析设计习题
第一章
1、固体力学有那几个基本假设？有何意义？
答：a、均匀性假设
b、各向同性假设
c、连续性假设
d、小变形假设
e、完全弹性假设
2、什么叫弹性、弹性变形？
答、结构受外载荷后产生变形，这些变形在载荷除去后又能回复到原状的特性称为弹性；
产生的这种能够回复的变形称为弹性变形！
3、什么是载荷？什么是交变载荷？
答：物体之间的相互机械作用叫做载荷，随时间做交替变换的载荷称作交变载荷
4、举出作用在压力容器上的表面力与体积力、约束反力是否是外力？
答：
5、内力和应力有什么区别？求解应力的目的是什么？
答：应力是用来衡量内力分布规律，求解应力就是为了控制它的大小，使结构不至发生破坏
6、什么是全应力、正应力和剪应力？给出确切的定义、并以图示之。
答：
7、截面法的含义与用途是什么？
答：用截面法求出截面上与外力相平衡的内力素，再求出应力在该截面上各点的应力分布规律
8、在用截面法之前是否可以把外力沿力的作用线移动？试举例说明。
答：不可以
9、仅有位移是否能够描述某点的变形状态？为什么？
答：不能，还需要转角，还有线应变和角应变
10、角位移和角应变有什么不同？
答：角位移即转角，指物体内某一截面或者线段在物体变形后相对于初始形状所转过的角度称为角位移，角应变的定义是在物体变形前交与某点的两条互为90°的直线在变形后的所改变的角度。
11、通过截面内力素情况，定义杆件受载形式
12、内力系存在并且是唯一的条件是什么
答：需要满足平衡方程和变形连续条件。
第二章
1、在轴向拉伸与压缩时，垂直于杆轴截面上的应力如何分布？
答：均匀分布。
2、对于比较细长的杆件，拉伸与压缩是否就意味着轴力N的符号相反？
3、何谓平截面假定？它将导致截面上应力如何分布。
答：变形前物体界面上的所有特征变形后还是处于同一个平面，这个假设能保证界面上的应力为线性分布。
4、什么是本构关系？胡克定律是不是本构关系？
答：描述材料本身的应力与应变，应力率与应变率之间的关系称为本构关系，胡克定律是本构关系。
5、弹性模量与泊松系数的含义是什么？量纲是什么？
答：材料抵抗弹性变形的能力，量纲为MPa，泊松系数的含义是材料受单向拉伸或者压缩时垂直于力作用方向的变形率与沿力作用方向的变形率的比值。
6、什么是应变能？什么是虚位移原理？请叙述该原理的内容。
答：外力作用在物体上使物体产生变形，外力在这个变形位移上累积的功就称为应变能，
7、什么是静定问题？什么是静不定问题？请举例。解静不定问题时还需要引入什么条件？
答：依靠静力平衡就可以解决的问题称为静定问题，其余为静不定问题，静不定问题还需要引入几何方程或变形协调方程。
8、说明什么是材料的弹性极限、屈服极限和强度极限，并以曲线示之
答：
9、蠕变和应力松弛有何相同与不同？本质是否一样？
答：蠕变是随时间而形成的变形越来越大，应力越来越低的现象，二应力松弛是指变形不变，而应力逐渐减小的现象，其本质都是一样的，弹性变形转变为塑性变形。
10、热应力问题是静定问题还是超静定问题？
答：超静定问题。
11、什么是冷作硬化？它对材料的屈服极限值有无影响？
答：材料经过一超过的屈服极限的冷加工变形后材料本身的屈服极限提高而塑性和韧性降低了的现象。
12、什么是许用应力法？什么是极限载荷法？而这在设计思想上有什么不同？
答：根据结构和所受载荷求出最大应力，再将最大应力控制在某个大小内的方法称为许用应力法；而极限载荷法是根据结构求出其承载极限，取适当安全系数后，再控制其所承受的载荷在安全载荷范围内的方法称为极限载荷法。
13、根据强度条件可以解决哪些问题？
答：截面设计；许用载荷的计算；强度校核。
14、决定安全系数的主要因素是什么
答：取决于应力计算的方法与准确程度；材料性质与载荷性质；介质特性；破坏后的严重程度等。
第三章
1、何谓纯剪切？
2、铆钉的挤压应力如何计算？与剪应力的作用面是否相同？
答：应力的作用面不同。
3、剪应力互等定理是什么？如果不是纯剪切情况这个定理是否还成立？
答：剪应力成对出现，使其总力和总的力矩均为零；始终成立。
4、当轴受扭转时，横截面上的扭矩如何计算？
5、什么是截面的极惯性矩?它的单位是什么？
答：量纲为长度的四次方。
6、什么是抗扭截面系数？它的单位是什么？
答：结构抵抗扭转变形的能力；量纲为长度的三次。
7、同样材料的空心轴为什么比实心轴的抗扭强度好？
答：空心轴抗扭截面系数大。
8、在计算圆杆扭转应力时做了哪些假设？
答：平截面假设。
9、拉伸时的平截面假定与扭转时平截面假定的含义各是什么？
答：
第四章
1、梁的支座主要有哪几种形式？试画出固定端的约束反力。
答：简支、固支；
2、什么是一个截面上的剪力与弯矩？如何计算？
答：截面法
3、何谓纯弯曲？何谓中性层与中性轴？
答：只存在弯矩的叫纯弯曲，既不拉伸也不压缩的层称作中性层。
4、什么是抗弯刚度？它和什么有关？其值大小说明梁的何种能力？
答：跟梁的截面尺寸有关，衡量梁的抗弯曲的能力
5、什么是梁的弹性曲线？什么是梁的挠度与转角？二者有何关系？
答：挠度求导为转角。
6、弹性基础梁的挠度与基础反力之间有什么关系？压力容器哪些部件计算时采用了弹性基础梁的模型？
答：成正比，卡扎密封，物的密封等结构中。
7、压力容器计算中在什么地方使用了梁弯曲模型？具体是什么模型？
答：在卧式容器、波形膨胀节中使用了梁弯曲模型，波形膨胀节为两端固支梁，卧式容器为两端外伸简支梁。
8、简述叠加原理使用的前提、内容及用途。
答：小变形前提。
9、写出梁弯曲时，挠度与弯矩之间的关系。
答：
10、梁在纯弯曲情况，截面上的弯矩与剪力各有何特点？
答：所有截面弯矩相等，剪力为零。
11、写出正应力的强度条件。
答：上下表面处的最大正应力小于许用拉伸应力。
12、截面惯性矩与抗弯截面系数W之间有什么关系？
答：
13、假定截面x处的挠度为y=y（x），请问该处的转角表达式是什么？
答：求导
14、通过材料力学外伸简支梁的计算，对卧式容器设计有何启示？
第五章
1、什么是一点的应力状态?研究它的意义是什么？一点的应力状态是由几个应力分量决定? 答：通过一点处所有截面的应力集合；点的各个应力分量称为应力状态，六个
2、何谓主平面？通过受力物体内某点有几个主平面？
答：在一点处的所有截面当中，有三个互相垂直的截面上剪应力为零，这三个截面称为主平面。
第六章
1、在解决弹性力学问题时，为什么不能用材料力学中的“截面法”来求应力？
答：材料力学所解决的问题基本都是一维的力学问题，其内力基本只在长度方向上有变化，而在其他方向可认为是一样的，所以可以使用截面法求解内力，但是弹性力学解决的多是三维问题，截面上的内力应力分量都是变化的，所以不能使用截面法。
2、弹性力学中对微元进行无穷小量分析时认为应力在微元各面上如何分布？
答：均匀分布。
3、请画出在（x、y、z）坐标系中，微元六面体上的应力正向分布情况。
4、在三维问题中，有几个独立的应力分量、位移分量？
答：六个应力分量，三个位移分量。
5、变形协调方程描述哪种变形量之间的关系？不满足变形协调方程在物体内将出现什么情况？
答：应变之间的关系，将会出现裂开或者重叠，是通过结构必须满足连续条件推倒而来。平衡方程是研究的应力之间的关系，依靠力平衡推倒而来；几何方程是描述应变与位移的关系，应变与位移是描述同一变形状态的两种物理量；物理方程是材料的本质关系，应力与应变之间的关系。
6、何谓应力集中现象？应力集中系数是如何定义的？
答：在结构突变处应力数值相比其它部位有一个很大的变化而在稍远的地方又衰退到正常水平的现象称作应力集中，把最大局部应力与危险截面上得平均应力比值即为应力集中系数。
7、为什么容器筒体上开椭圆孔时，椭圆孔的长轴要垂直于筒体轴线？
8、为什么对在容器筒体上开圆孔的孔径大小加以限制?
答：因为筒体上开孔所使用的力学模型是无限大平板上开小孔，当开孔较大时，筒体的曲率印象必须考虑到，此模型不再适用。
9、圣维南原理的含义是什么？
答：对于作用在物体边界上一小块表面上的外力系可以用静力等效（主矢量、主矩相同）并且作用于同一小块表面上的外力系替换，这种替换造成的区别仅在离该小块表面的近处是显著的，而在较远处的影响可以忽略。
10、厚壁圆筒与薄壁圆筒在承受内压时应力分布有什么不同？
答：厚壁圆筒环向应力在壁厚上非线性分布，薄壁圆筒是用无力矩理论得出的，其环向应力在壁厚方向均匀分布，厚壁圆筒径向应力从内到外由-Pi到0，二薄壁圆筒忽略径向应力。
11、厚壁圆筒在承受内压时，环向应力、径向应力轴向应力的分布沿壁厚有什么特点？
12、对压力容器筒体存在着哪几个主要的失效准则？写出三种失效准则的名称。
答：弹性失效准则，塑性失效准则，弹塑性失效准则，爆破失效准备，刚度失效准则，泄露失效准则等。
13、中径公式的由来是什么？为什么可以用在壁厚较厚的容器上？
14、塑性力学的主要特点是什么？
答：应力应变非线性；同一应力值可以对应不同的应变大小，应力的大小不仅跟应变有关系，和加载历史也有关系。
15、固体力学中有几种非线性？
答：几何非线性，材料非线性
16、如果应力应变是非线性的，那么是否一定是塑性力学问题？
答：是，这是塑性力学基本特点，也是它与弹性力学的基本区别。
17、目前对于塑性力学的应力应变关系存在哪两种理论？
答：增量理论，全量理论。
18、在塑性力学中常用的屈服条件主要有哪两个？请写出它们的表达式。
答：特雷斯卡和米塞斯屈服条件。
19、简述压力容器自增强原理。
20、解决塑性力学问题有哪两种途径？
答：简化的弹塑性分析和极限载荷分析（不考虑具体应力分布）。
21、何谓极限载荷?当结构处于塑性极限状态时，结构变形将出现什么情况？
答：在加载过程中，结构中的高应力区首先进入塑性，此时载荷继续增加时塑性区不断扩大，同时还出现应力的重新分布，当载荷达到某一值时结构变成了机构，塑性流动不可控制，此时结构就已经失去了承载能力，这个载荷就叫做极限载荷。
22、极限分析中假定材料是理想刚塑性的，这个假定的含义是什么？
答：塑性变形中不产生应变硬化现象，且弹性阶段的弹性变形忽略
23、什么是塑性铰？它与普通铰有什么不同？
答：梁弯曲时最大应力数值发生在弯矩最大截面的上下边缘，当载荷慢慢增加，上下边缘将会首先出现屈服，外载荷继续增大，塑性变形区域渐渐增大，直到整个截面都进入到塑性变形阶段，此时，这个截面的曲率便可以任意增大，曲率变化出现了不连续，该截面就形成了塑性铰，
24、求极限载荷有哪两种方法？它们所求出的极限载荷与真实的极限载荷有什么差别？
答：详尽的弹塑性分析与极限分析
25、极限载荷的实验测定常用的有哪几种方法？欧盟容器标准与美国ASME标准所采用的方法是否一样？
答：两倍弹性斜率法；双切线相交法；零曲率法。
26、极限载荷是根据极限状态下结构的平衡要求确定出来的，那么焊接应力、装配应力对极限载荷有无影响？
答：无影响，这是极限分析的基本特点之一。
其它几个特点：a、极限载荷和加载历史无关，只要前面所施加载荷未达到极限，则取决于最后一次加载是否能够承受，会不会达到极限;
b、在理想塑性和小变形的情况下，达到极限状态时至少会引起大量的塑性变形甚至导致结构破坏。
C、对理想塑性材料来说应力达到屈服应力后不会再增加，因此不能用许用应力控制应力的办法
d、采用米塞斯屈服准则求出的极限载荷大于等于有特雷斯卡准则求出的