一、自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》教材版本和章節(jié)信息:

《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（第四版）董大勤、高炳軍、董俊華 化學(xué)工業(yè)出版社 2011

二、自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》復(fù)習(xí)資料:

三、自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷列表:

2015年4月自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷

2016年10月自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷

2019年10月自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷

2020年10月自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷

2021年4月自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷

2022年10月自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷

2023年4月自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷

2024年4月自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》真題試卷

四、自考《09105過程設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)》考試試題:

【簡(jiǎn)答題】為什么要對(duì)壓力容器中的應(yīng)力進(jìn)行分類？應(yīng)力分類的依據(jù)和原則是什么？

答案解析：

答：對(duì)壓力容器中的應(yīng)力進(jìn)行分類的原因：應(yīng)力產(chǎn)生的原因不同，如薄膜應(yīng)力是由于與外力平衡而產(chǎn)生的；邊緣應(yīng)力是由于保持不連續(xù)處的變形協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的；應(yīng)力沿殼體壁厚的分布規(guī)律不同，如薄膜應(yīng)力是均勻

分布，邊緣彎曲應(yīng)力是線性分布；對(duì)殼體失效的貢獻(xiàn)不同，與外力平衡產(chǎn)生的應(yīng)力無自限性，對(duì)失效的貢獻(xiàn)大，有自限性的應(yīng)力對(duì)失效的貢獻(xiàn)小。

壓力容器分類的依據(jù)：是應(yīng)力對(duì)容器強(qiáng)度失效所起的作用的大小。

壓力容器分類的原則：滿足外載荷與內(nèi)力及內(nèi)力矩平衡的應(yīng)力，即“非自限性”的應(yīng)力；相鄰部件的約束或結(jié)構(gòu)的自身約束所引起的應(yīng)力，在材料為塑性材料時(shí)具有“自限性”的應(yīng)力；局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)和局部熱應(yīng)力的影響而疊加在上述兩原則下的應(yīng)力之上的應(yīng)力增量，具有高度的“局部性”。

下列屬于分離壓力容器的是：()

A.蒸壓爸

B.蒸發(fā)器

C.干燥塔

D.合成塔

答案解析：C

【簡(jiǎn)答題】平面問題的邊界條件有

答案解析：

位移邊界條件、應(yīng)力邊界條件、混合邊界條件，舉例：混合邊界條件：a.物體上的一部分邊界為位移邊界,另一部為應(yīng)力邊界；b.物體的同一部分邊界上，其中一個(gè)為位移邊界條件，另一為應(yīng)力邊界條件。

【簡(jiǎn)答題】無力矩理論的應(yīng)用范圍，除滿足軸對(duì)稱薄壁條件外，還需滿足什么條件？

答案解析：

答：１殼體的厚度無突變，曲率半徑是連續(xù)變化的２殼體上不能有集中載荷或突變的分布載荷３殼體邊界不受法向力和力矩作用４殼體邊界上的法向位移和轉(zhuǎn)角不受限制。

【簡(jiǎn)答題】壓力容器的設(shè)計(jì)文件應(yīng)包括哪些內(nèi)容？

答案解析：

答：包括設(shè)計(jì)圖樣、技術(shù)條件、強(qiáng)度計(jì)算書，必要時(shí)還應(yīng)包括設(shè)計(jì)或安裝、使用說明書。若按分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，還應(yīng)提供應(yīng)力分析報(bào)告。

【簡(jiǎn)答題】高壓容器的圓筒有哪些結(jié)構(gòu)形式？它們各有什么特點(diǎn)和適用范圍？

答案解析：

答：○1高壓容器的圓筒的結(jié)構(gòu)形式有：多層包扎式、熱套式、繞板式、整體多層包扎式、繞帶式。

○2特點(diǎn)和適用范圍：◇1多層包扎式：目前世界上使用最廣泛、制造和使用經(jīng)驗(yàn)最為豐富的組合式圓筒結(jié)構(gòu)；制造工藝簡(jiǎn)單，不需要大型復(fù)雜的加工設(shè)備；與單層式圓筒相比安全可靠性高，層板間隙具有阻止缺陷和

裂紋向厚度方向擴(kuò)展的能力，減少了脆性破壞的可能性，同時(shí)包扎預(yù)應(yīng)力可有效改善圓筒的應(yīng)力分布；但多層包扎式圓筒制造工序多、周期長(zhǎng)、效率低、鋼板材料利用率低，尤其是筒節(jié)間對(duì)接的深環(huán)焊縫對(duì)容器的制造質(zhì)量和安全有顯著影響。對(duì)介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)介質(zhì)的特性選擇合適的內(nèi)筒材料。其制造范圍為

最高操作壓力290MPa、操作溫度-30~350℃、筒體最小內(nèi)徑380mm、筒體最大外直徑6000mm、重量850~1000

噸?！?熱套式：采用厚鋼板卷焊成直徑不同但可過盈配合的筒節(jié)，然后將外層筒節(jié)加熱到計(jì)算的溫度進(jìn)行套合，冷卻收縮后便得到緊密貼合的厚壁筒節(jié)。熱套式外筒對(duì)內(nèi)筒產(chǎn)生有一定量的預(yù)壓應(yīng)力，可提高容器的承載能力。具有包扎式圓筒的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)外，還具有工序少，周期短的優(yōu)點(diǎn)。熱套式需較大尺寸的加工

設(shè)備，熱套工藝要求技術(shù)高，不易制造較大直徑和長(zhǎng)度的容器。其適用范圍與多層包扎式基本相同?！?繞板式：材料利用率高、生產(chǎn)率高、材料供應(yīng)方便、制造過程中機(jī)械化程度高，占用生產(chǎn)面積小，工序少，

適用于大批量生產(chǎn)。適用于直徑大而長(zhǎng)度短的容器，直徑越大，繞制越方便?！?整體多層包扎式：包扎時(shí)各層的環(huán)焊縫相互錯(cuò)開，克服了多層包扎式筒節(jié)間的深環(huán)焊縫，圓筒與封頭或法蘭間的環(huán)焊縫改為一定角

度的斜面焊縫，承載面積增大，具有高的可靠性。適用范圍與多層包扎式相同?！?繞帶式：有型槽繞帶式和扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式兩種。生產(chǎn)過程機(jī)械化程度高、生產(chǎn)效率高、材料損耗少、存在預(yù)緊力，在內(nèi)壓作

用下，筒壁應(yīng)力分布均勻。型槽繞帶式的鋼帶尺寸公差要求嚴(yán)、技術(shù)要求高，需采用精度較高的專用纏繞機(jī)床。扁平鋼帶設(shè)計(jì)靈活、制造方便、可靠性高、在線安全監(jiān)控容易。由于扁平鋼帶傾斜纏繞使筒體周向強(qiáng)度有所削弱。適用范圍與多層包扎式相同。

【簡(jiǎn)答題】簡(jiǎn)述強(qiáng)制式密封，徑向或軸向自緊式密封原理，并以雙錐環(huán)密封為例說明保證自緊密封正常工作的條件。

答案解析：

答：強(qiáng)制密封的密封原理：依靠主螺栓的預(yù)緊作用，使墊片產(chǎn)生一定的塑性變形，填滿壓緊面的高低不平處，從而達(dá)到密封目的。

徑向自緊式密封原理：依靠密封元件在容器內(nèi)部介質(zhì)壓力下，使徑向剛度小的密封元件產(chǎn)生徑向變形，壓緊在徑向剛度大的被連接件上，形成密封比壓達(dá)到密封的目的。

軸向自緊式密封原理：依靠密封元件在容器內(nèi)部介質(zhì)壓力下，使軸徑向剛度小的密封元件產(chǎn)生軸徑向變形，壓緊在軸徑向剛度大的被連接件上，形成密封比壓達(dá)到密封的目的。如圖所示的雙錐環(huán)密封，在預(yù)緊狀態(tài)，擰緊主螺栓使襯于雙錐環(huán)兩錐面上的軟金屬墊片和平蓋、筒體端部上的錐面相

接觸并壓緊，導(dǎo)致兩錐面上的軟金屬墊片達(dá)到足夠的預(yù)緊密封比壓；同時(shí)，雙錐環(huán)本身產(chǎn)生徑向收縮，使其內(nèi)圓柱面和平蓋凸出部分外圓柱面間的間隙消失而緊靠在封頭凸出部分上。為保證預(yù)緊密封，兩錐面上的比壓應(yīng)達(dá)到軟金屬墊片所需的預(yù)緊密封比壓。內(nèi)壓升高時(shí)，平蓋有向上抬起的趨勢(shì)，從而使施加在兩錐面上的、在預(yù)緊時(shí)所達(dá)到的比壓趨于減??；雙錐環(huán)由于在預(yù)緊時(shí)的徑向收縮產(chǎn)生回彈，使兩錐面上繼續(xù)保留一部分比壓；在介質(zhì)壓力的作用下，雙錐環(huán)內(nèi)圓柱表面向外擴(kuò)張，導(dǎo)致兩錐面上的比壓進(jìn)一步增大。為保持良好的密封性，兩錐面上的比壓必須大于軟金屬墊片所需要的操作密封比壓。

所謂高溫容器是指下列啪一種：()

A.工作溫度在材料蛭變溫度以上

B.工作溫度在容器材料的無塑性轉(zhuǎn)變溫度以上

C.工作溫度在材料埔變溫度以下

D.工作溫度高于室溫

答案解析：A

在厗壁圓筒中，如果由內(nèi)壓引起的應(yīng)力與溫差所引起的熱應(yīng)力同時(shí)存在，下列說法正確的是：()

A.內(nèi)加熱情況下內(nèi)壁應(yīng)力和外壁應(yīng)力都有所惡化

B.內(nèi)加熱恃況下內(nèi)壁應(yīng)力和外壁應(yīng)力都得到改善

C.內(nèi)加熱忮況下內(nèi)壁應(yīng)力有所惡化，而外壁應(yīng)力得到改善

D.內(nèi)加熱情況下內(nèi)壁應(yīng)力得到改善，而外壁應(yīng)力有所惡化

答案解析：D

【簡(jiǎn)答題】什么是邊緣效應(yīng)或邊緣問題？

答案解析：

答：以筒體與平板封頭連接為例，若平板蓋具有足夠的剛度，在受內(nèi)壓力作用時(shí)沿徑向變形很小。而殼壁較薄，變形量較大，兩者連接在一起，在連接處附近筒體的變形受到平板蓋的約束，因此就會(huì)產(chǎn)生附加的彎曲變形。由于這種局部彎曲變形，筒體內(nèi)必然存在彎矩。因?yàn)楸”谌萜骺箯澞芰θ?，因而在某些局部將產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，這種應(yīng)力有時(shí)要比由于內(nèi)壓而產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力大得多。由于這種現(xiàn)象只發(fā)生在連接邊緣，因此稱為邊緣效應(yīng)或邊緣問題。

【簡(jiǎn)答題】GB150、JB4732和JB/T4735三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有何不同？它們的適用范圍是什么？

答案解析：

答：JB/T4735《鋼制焊接常壓容器》與GB150《鋼制壓力容器》屬于常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；JB4732《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》是分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。JB/T4735與GB150及JB4732沒有相互覆蓋范圍，但GB150與JB4732相互覆蓋范圍較廣。

GB150的適用范圍：○1設(shè)計(jì)壓力為0.1MPa≤p≤35MPa，真空度不低于0.02MPa；○2設(shè)計(jì)溫度為按鋼材允許的使用溫度確定（最高為700℃，最低為-196℃）；○3對(duì)介質(zhì)不限；○4采用彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；○5應(yīng)力分析方法以材料力學(xué)、板殼理論公式為基礎(chǔ)，并引入應(yīng)力增大系數(shù)和形狀系數(shù)；○6采

用最大應(yīng)力理論；○7不適用疲勞分析容器。

JB4732的適用范圍：○1設(shè)計(jì)壓力為0.1MPa≤p<100MPa，真空度不低于0.02MPa；○2設(shè)計(jì)溫度為低于以鋼材蠕變控制其設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度的相應(yīng)溫度（最高為475℃）；○3對(duì)介質(zhì)不限；○4采用塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，局部應(yīng)力用極限分析和安定性分析結(jié)果來評(píng)定；○5應(yīng)力分析方法是

彈性有限元法、塑性分析、彈性理論和板殼理論公式、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析；○6采用切應(yīng)力理論；○7適用疲勞分析容器，有免除條件。

JB/T4735的適用范圍：○1設(shè)計(jì)壓力為-0.02MPa≤p<0.1MPa；○2設(shè)計(jì)溫度為大于-20～350℃(奧氏體高合金鋼制容器和設(shè)計(jì)溫度低于-20℃,但滿足低溫低應(yīng)力工況,且調(diào)整后的設(shè)計(jì)溫度高于-20℃的容器不受此限制)；○3不適用于盛裝高度毒性或極度危害的介質(zhì)的容器；○4采用彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；○5應(yīng)力分析方法以材料力學(xué)、板殼理論公式為基礎(chǔ)，并引入應(yīng)力增大系數(shù)和形狀系數(shù)；○6采用最大

應(yīng)力理論；○7不適用疲勞分析容器。

【簡(jiǎn)答題】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)殼相比有何異同？

答案解析：

答：承受均布外壓的回轉(zhuǎn)殼的破壞形式主要是失穩(wěn)，當(dāng)殼體壁厚較大時(shí)也有可能出現(xiàn)強(qiáng)度失效；承受均布內(nèi)壓的回轉(zhuǎn)殼的破壞形式主要是強(qiáng)度失效，某些回轉(zhuǎn)殼體，如橢圓形殼體和碟形殼體，在其深度較小，出現(xiàn)在赤道上有較大壓應(yīng)力時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)失效。

【簡(jiǎn)答題】高壓容器圓筒的對(duì)接深環(huán)焊縫有什么不足？如何避免？

答案解析：

答：○1高壓容器圓筒的對(duì)接深環(huán)焊縫的不足：◇1無損檢測(cè)困難，環(huán)焊縫的兩側(cè)均有層板，無法使用超聲檢測(cè)，僅能依靠射線檢測(cè)；◇2焊縫部位存在很大的焊接殘余應(yīng)力，且焊縫晶粒變粗大而韌性下降，因而焊縫

質(zhì)量較難保證；◇3環(huán)焊縫的坡口切削工作量大，且焊接復(fù)雜。

○2采用整體多層包扎式、繞帶式方法避免。

【簡(jiǎn)答題】按GB150規(guī)定，在什么情況下殼體上開孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？為什么這些孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？

答案解析：

答：GB150規(guī)定：當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力≤2.5MPa的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑≤89mm時(shí)，滿足下表的情況下，可不補(bǔ)強(qiáng)

接管公稱外徑25 32 38 45 48 57 65 76 89

最小厚度3.5 4.0 5.0 6.0

因?yàn)檫@些孔存在一定的強(qiáng)度裕量，如接管和殼體實(shí)際厚度往往大于強(qiáng)度需要的厚度；接管根部有填角焊縫；焊接接頭系數(shù)小于1但開孔位置不在焊縫上。這些因素相當(dāng)于對(duì)殼體進(jìn)行了局部加強(qiáng)，降低了薄膜應(yīng)力從

而也降低了開孔處的最大應(yīng)力。因此，可以不預(yù)補(bǔ)強(qiáng)。

【簡(jiǎn)答題】一次應(yīng)力、二次應(yīng)力和峰值應(yīng)力的區(qū)別是什么？

答案解析：

答：一次應(yīng)力具有“非自限性”，二次應(yīng)力在材料為塑性材料時(shí)具有“自限性”，峰值應(yīng)力具有高度的“局部性”。