化工机械基础试题及答案
一、名词解释（ 1 0 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16MnF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11500C-12000C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”。作图题（共10分）
根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分）
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）设计压力为的氟化氢气体储罐
（3）设计压力为的搪玻璃压力容器
（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 D i 1000mm，工作压力2.0MPa （装有安全阀），工作温度
3000C，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（t 144MPa
170MPa
s
345MPa ， T
__- 0.9 s ）（ 10 分）
2
e
170
1.25 2 1.05 1000 8.2
144
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
0.8mm ，筒体长5000mm ，两侧为椭圆封头，凸面高度 300mm ，求该筒体的
表 钢板负偏差C （mrh
C 1
0.8mm ， C 2 1mm
圆整为规格钢板，取
n
10mm 厚。
0.9 s 0.9 0.9 345
279.5MPa ，T 0.9 s ，所以水压试验时强度足够。
解：设壁厚11mm , 水压试验校核：T
p
T D
i e
2 e
偏差C 1
许用外压
（弹性模量为2 105
MPa ）（ 6分） 解：L
cr
1.17
1040 J 1040
8955mm
\ 19.2
属短圆筒,
P er 2.59 2
2.5
19.2
105
J 040
4.80MPa
5200
1040
， p 匹 1.6MPa
m
3、截面直杆如图,
已知：A 1 2cm * 2
，A 4cm 2，
A 6cm 2， E 200GN /m 2，求出各截面的
轴力，画出轴力图，并求杆的总伸长。（10
分） 解：
4、已知E 200GPa ，梁的直径为 50mm M 2kN.m ，a 0.2m ，L 0.3m ，求危险横截 面上最大正应力，并求悬臂梁的挠曲线方程和自 由端的挠度和转角。（12分） 解：
EJ Z f M ，积分： EJ Z f Mx
Aj
——
Im
?ZID --- ----
因为
x y ，
0 max
450，所以 0max 53.68°
6、一设备法兰的操作温度为280°C,工作压力为，当材料为 Q235-A 和 何种
公称压力级别确定法兰的几何尺寸。（4分） 解：Q235-A 应按公称压力级别确定法兰的几何尺寸。
15M nVR 应按公称压力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。 A ?破坏 B ?变形 C ?稳定性 D ?韧性
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 ）0
1 2
EJ Z f -Mx 2 Dx F
2
悬臂梁的挠曲线方程为：f 』x 2
1.63 10 2x 2
, （ 0 x a ）
2EJ Z
上
M
2
Ma Ma a
f
a
x a
(x )
6.52 10 3
(x 0.1), a x
2EJ Z
EJ Z
EJ z 2
自由端的转
角:
B
C
6.52 10 3rad
EJ z
自由端的挠度:
f B
f c
Ma a c(L a)
——(L —) 3
1.30 10 3
m
EJ z 2
5、如图所
示，
扭矩 M n
2kN m ，轴向力 P 100kN ，作用在直径D
170MPa ，求圆轴外圆周的危险点 A 处（1）主应力的大小； 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
50mm 的钢轴上若
主平面位置；
（3）
解:
50.93MPa ，
xy
81.49MPa
15MnVR 寸应分别按
M n
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 ）
A.强度、刚度、塑性
B.
10、优质非合金钢 20g 表示（ D ）
A.含碳量为千分之20的容器用钢 B ?含碳量为万分之20的容器用钢 C ?含碳量为千分之20的锅炉用钢
D.含碳量为万分之20的锅炉用钢 11、关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，
正确的是（
A.应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效；
6、下述类型设备中，承压性能最好的是（ A ）。 A ． 球形容器 B ．
圆筒形容器 C ．方形容器 D ．椭圆形容器
7、
平面一般力系的平衡条件为（ B ）
A ．
F x 0, F y 0
B
F x 0, F y 0, M o (F i ) 0
C ．
F x 0
D
F x 0,
M o (F i ) 0
C ?强度、刚度、稳定性
D. 塑性、韧性、强度
8、受外压的圆筒壳体其破坏形式为失稳的是（ C ）
塑性、韧性、稳定性
A.长圆筒、刚性圆筒 B C .长圆筒、短圆筒 D
9、单元体上的主平面是指（ A A.剪应力为零的平面
B C.正应力为零的平面
D
．短圆筒、刚性圆筒 ．长圆筒、短圆筒、刚性圆筒
） ．既有正应力又有剪应力的平面 ．既没有正应力又没有剪应力的平面
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（ B ）
A.
与筒体轴线平行 B .与筒体轴线垂直
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
力一应变曲线如图示。比较三条曲线，可知拉伸强度最高、弹性模量最大、塑性最好
17、根据小变形条件，可以认为（ D
C.
构件仅发生弹性变形 D .构件的变形远小于其原始尺寸
18、图示两截面面积相等，则抗弯截面模量 W 1/W Z2为（D ）
（1） （2）
A.
B. C. D.
19、下述容器中哪一个易发生失稳（ D ） A .高大立式容器
B .高压容器
C .内压容器
D .外压容器
20、下述设备哪一项不属于三类压力容器（D ）
16、 A.壳体的几何形状对称于回转轴 C.所受外力对称于回转轴
A. a 、b 、 c
B. b 、c 、 a
C. b 、a 、 c
D. c 、b 、 a
化工容器就其整体而言，通常属于轴对称问题，是
B .约束对称于回转轴
.A B 、C 均是
A.构件不变形
B. 构件不破坏
的材料是（A ）