过程设备设计 考试样卷答案

一、填空题（共18分） 1、（2分）0.1Mpa≤P≤35Mpa

2、（4分）局部性；自限性；圆弧过渡；减少两构件的刚度差； 3、（4分）无力矩；有力矩；薄膜；均匀；

5、（3分）低应力脆断；断裂时容器无明显塑性变形；最大主应力方向； 5、（2分）破坏性检验；非破坏性检验；

6、（3分）拉伸应力；特定合金和介质的组合；延迟脆性断裂； 二、单项或多项选择题

（每小题2.5分，共15分，选择完全正确才能得分） 1、AC 2、BC 3、D 4、C 5、ABD 6、A

三、判断对错（正确的打√，错误的打×并说明理由） （每小题2分，共10分） 1、错误

提高含碳量可能使强度增加，但可焊性变差，焊接时易在热影响区出现裂纹。 2、正确 3、错误

周边简支发生在中心处。 4、错误

也可以用锻造筒节、绕带筒体等。 5、错误

在一定条件下，可以不开检查孔。

四、简答题（每小题5分，共25分）

1、压力容器设计时为什么必须要考虑开孔的补强问题？压力容器接管补强结构主要有哪几种形式？

答：（1）开孔以后，除削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连续性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作带来隐患。 （2）补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补强。 2、简述爆破片的作用，并与安全阀相对比，简述其特点

答：爆破片是一种断裂型安全泄放装置，它个爆破片在标定爆破压力下即发生断裂来达到泄压目的，泄压后爆破片不能继续有效使用，容器也就被迫停止运行。与安全阀相比，它有两个特点：一是密闭性能好，能作到完全密封；二是破裂速度快，泄压反应迅速。 3、外压圆筒采用的加强圈愈多，圆筒所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。这种说法是否合理？为什么？

答：设置加强圈将增加制造成本；而且，当L/Do很小时，短圆筒可能变为刚性圆筒，此时圆筒的失效形式已不是失稳而是压缩强度破坏，此时再设置额外的加强圈已无济于事。因此，加强圈的数量并不是越多越好，应当设计合理的间距。 4、预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？

答：通过压缩预应力，使内层材料受到压缩而外层材料受到拉伸。当厚壁圆筒承受工作压力时，筒壁内的应力分布由按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成，内壁处的总应力有所下降，外壁处的总压力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的应力分布，从而提高圆筒的初始屈服压力。

5、什么是焊接应力？减少焊接应力有什么措施？

答：焊接应力是指焊接过程中由于局部加热导致焊接件产生较大的温度梯度，因而在焊件内产生的应力。为减少焊接应力和变形，应从设计和焊接工艺两个方面采取措施，如尽量减少焊接接头的数量，相等焊缝间应保持足够的间距，尽可能避免交叉，焊缝不要布置在高应力区，避免出现十字焊缝，焊前预热等等）

五、计算题（共32分）

1、解：在封头上作一与轴线垂直的截面，取截面上部作为分离体。则作用在分离体上的内

力轴向分量V

V2rmsin2(Rsin)sin2Rsin2 （3分）

压力作用在分离体上的合力轴向分量V’

V(p2RsinRd)cos （2分）

0将pg[hR(1cos)]代入可得

Vg[hR(1cos)]R2sin2dgR2[(hR)sin02R(1cos3)] 3（3分）

由VV0可得

gRhgR22cos2(1) （3分）

261cos封头承受外压作用，故拉普拉斯方成应为

R1R2p （2分）

其中R1R2R，将代入可求得

gRhgR22co2s(56cos) （3分） 261cos

2、解：（1）该容器一般可选用16MnR，20R等，因为16MnR，20R的强度、塑性、韧性等较高，综合机械性能较好。 （3分）

（2）筒体计算厚度

pCDipDi0.810002.95mm（4分） tt2[]pC2[]p21700.80.8 设计厚度

dC24.95mm （4分）

3、筒体采用双面焊对接接头（3分） 该容器可按GB150设计 （2分）