机械基础A卷参考答案及评分标准.doc

陇东学院2013—2014学年第2学期 2012级化学工程与工艺专业《机械基础》课程试卷（A）参考答案及评分标准名词解释（每题2分，共10分）。1、屈服强度：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力；对于没有屈服现象的材料，规定用产生0.2%塑性变形时的应力作为名义屈服极限。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。2、铸铁：含碳量大于2.11%（或者2%）的铁碳合金称为铸铁。3、薄壁容器：外径与内径的比值小于等于1.2的压力容器称为薄壁容器。（或者壁厚与内径的比值小于等于0.1）4、垫片的密封比压在法兰密封中形成初始密封条件的压紧应力称为垫片密封比压。5、法兰的公称压力以16MnR在200℃的力学性能为基础，其最大允许的操作压力即为具有该尺寸法兰的公称压力。选择题（每小题1分，共10分）1-5 CBDDA 6-10 BAAAA 填空题（每空1分，共15分）。1. 屈服强度的拼音首字母，屈服强度的具体数值为345MPa，低温用钢，压力容器用钢；不锈钢，18% 。 2. 经线 。3. 、；4. 1 ， 2 ， 3 。5. 鞍座 、 圈座 ，支腿 。四、判断题（每题1分，共10分）1-5 √×××√ 6-10 ×√×√×五、画图题（共10分）。列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出最大弯矩值Mmax。解：（1）求约束反力RA和RB通过解方程得到：（5分）（5分）（2）列弯矩方程AB段： BC段：或者（3）画弯矩图（4）最大弯矩值（5分）从弯矩图可知，弯矩值在支座B位置有最大值，（5分）六、计算题：（共45分）1、简易支架可简化为图示的铰链三角形支架ABC。AB为圆钢杆，许用应力[σ]=140MPa；BC为方木杆，许用应力[σ]=50MPa。若载荷P=40kN，试求两杆的横截面尺寸。（15分）解：（1）受力分析，求出作用在AB和BC杆的外力。以中间铰链B为研究对象进行受力分析 P=40kN，通过解方程得到：FBC=44.7kN（7分）FAB=20kN（7分）（2）根据强度条件公式计算横截面尺寸AB和BC杆是二力杆因此BC杆的内力NBC=-F′BC=-44.7kN（受压）AB杆的内力NAB= F′AB=20kN（受拉）强度条件公式： AB杆为圆杆，假设AB杆的直径为d（4分） （4分）BC杆为方木杆，假设BC杆的边长为（4分） （4分）所以AB杆的直径至少为14mm，BC杆的边长至少为30mm。2、分馏塔高H=20m，塔内径为φ1000mm，壁厚6mm，塔与基础的固定方式可视为固定端，作用在塔体上的风载荷分两段计算，q1=600N/m,q2=420N/m，塔体材料的许用应力[σ]=170MPa，试校核塔体的强度。（15分）解：（1）确定危险截面（画弯矩图）列弯矩方程CB段：BA段：（5分）（5分）画弯矩图从弯矩图可以看出，危险截面为在A截面（2）强度校核危险点应力：其中：（3分）（3分）（7分）（7分）所以分馏塔的强度足够。3、某工厂欲设计一台石油分离工程中的乙烯精馏塔。工艺要求为：塔体内径Di=600mm；设计压力p=2.2MPa；工作温度：t=-3~-20℃，塔体选用的材料为Q345R，筒体采用带垫板的单面对接焊接结构，局部无损探伤。（1）确定塔体厚度；（2）确定封头形式和尺寸。（15分）解：（1）根据公式确定筒体的厚度式中：不考虑静液柱压力，计算压力pc=2.2MPa，Di=600mm，[σ]t=170MPa，Φ=0.8，得计算厚度查附表3得到腐蚀裕量C2=1mm，估计塔体的名义厚度在6~7mm之间，查附表2得到钢板负偏差C1=0.6mm（5分）（5分）校核水压试验强度：水压试验强度条件：其中：水压试验压力：有效厚度：水压试验应力：（5分） 所以水压试验强度足够。（5分）（2）确定封头形式和尺寸从封头的受力情况和加工难易程度综合考虑，选用标准的椭圆形封头。椭圆形封头壁厚计算公式：，其中封头是整体冲压成形，Φ=1腐蚀裕量C2=1mm 估计塔体的壁厚6mm，查附表2得到C1=0.6mm（5分） （5分）为了方便焊接，降低焊接应力，取封头的厚度和筒体的厚度一致为7mm。