过程设备设计第三版课后答案及重点郑津洋.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -过程设备设计题解1.压力容器导言习题1. 试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承担气体内压p，壳体中面半径为R，壳可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结体 厚 度 为t）。如 壳 体 材料 由20R （b400MPa ,s245MPa） 改 为16MnR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（b510MPa ,s345MPa）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解：1 求解圆柱壳中的应力应力重量表示的微体和区域平稳方程式：

2、rpzk可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R1R2F2rpz dr02 rkt sin可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结圆筒壳体： R1=， R2=R，pz=-p ， r k =R， = /2pR tprkpR2sin2 t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 2 壳体材料由20R 改为 16MnR，圆柱壳中的应力不变化。由于无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是平稳方程，而且仅通过求解平稳方程就能得到应力解，不受材料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响。2. 对一标准椭圆形封头（如下列图）进行应力测试。该封头中面处的长轴D

3、=1000mm，厚度t=10mm，测得E 点（ x=0 ）处的周向应力为50MPa。此时，压力表A 指示数为1MPa，压力表B 的指示数为2MPa，试问哪一个压力表已失灵，为什么？解：1 依据标准椭圆形封头的应力运算式运算E 的内压力：标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2，即 a/b=2 ， a=D/2=500mm。在 x=0 处的应力式为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pa22bt21050可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2btpa 225001MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 2 从上面运算结果可见，容器内压力与压力表A的一样，压力

4、表B 已失灵。33. 有一球罐（如下列图） ，其内径为20m（可视为中面直径） ，厚度为 20mm。内贮有液氨，球罐上部尚有3m的气态氨。设气态氨的压力p=0.4MPa，液氨密度为640kg/m沿平行圆A-A 支承，其对应中心角为120，试确定该球壳中的薄膜应力。解：1 球壳的气态氨部分壳体内应力分布：R1 =R2=R， pz=-p，球罐可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pRprkpRt2sin2 th可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pR0.42 t21000020 0100 MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 2 支承以上部分，任一 角处的应

5、力：R1=R2=R， pz=-p+ g R（ cos 0-cos ） ，r=Rsin ，dr=Rcos d可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结sin010 27 2511010cos 00.7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由区域平稳方程和拉普拉斯方程：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢

6、迎下载精品名师归纳总结2 Rt sin2r2pcos 0r0r3cosRg rdr2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2pR2g cos 0rdrr022Rg2cos02sin d333可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结RpRg cos 0sinsin0Rg cos003cos0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R pRgcos 0sin2sin2R 2gcos3cos3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2Rt sinp sin 22pz R t2t sin20sin2Rg cos 02sin23t sin20sin 21 cos3 30

7、cos3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pcos 0tcosRgR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pcos 0tcosRgR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2Rt sinp sin22sin2Rg cos 02sin2sin21 cos3 3cos3000000EMBED Equation.3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Rt sin2p sin22sin2cos 0R g2sin2sin21 cos3 3cos3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结100.02sin2

8、0.210 6sin20.51可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结106409.810.35sin20.511 cos3 30.7 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结500sin2221974.4sin20.5120928cos30.343可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5sin222.2sin20.512.1cos30.343可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5sin222.2 sin22.1 cos312.042MPa可编辑资料 - -

9、- 欢迎下载精品名师归纳总结pcos0cosRgR000t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Rt sin2p sin2 2sin2cos 0Rg2sin2sin21 cos3 3cos3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结221.97431.392cos5sin222.2 sin22.1 cos312.042MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 3 支承以下部分，任一 角处的应力120 ：R1 =R2=R， pz=-p+ g R （ cos 0-cos ） ， r=Rsin ，dr=Rcos d可编辑资

10、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结rV2pr0cos 0cosRg rdr4R 3g 31h2 3Rhg 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2pRg cos 0rrdrr02 R 3gcos20sin dg 4R 33h2 3Rh可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R2pR

11、g cos 0sin2sin22R 33g cos3cos3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结00g 4R 33V2 Rh2 3Rh t sin2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R pRg cos 0sin2sin2R 2g cos3cos3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结002t sin23t sin2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结g 6t sin24R 2h23h R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Rt sin2p sin2 2sin2cos 0Rg2sin2sin21 cos3 3cos3可编辑资料 - -

12、- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结000g 6t sin24Rh3h R22pz R t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pcos 0tcosRg R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pcos 0cos000tRg R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Rt sin2p sin2 2sin2Rg cos 02sin2sin21 cos33cos3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结g 6t sin24R2h23h R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名

13、师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 18 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Rt sin2g 6t sin2p 24 R 2sin2h 23sin20h Rcos 0Rg2sin2sin21 cos3 3cos3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结100.02sin20.2106sin20.51可编辑资料 - -

14、 - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结106409.810.35sin20.511 cos3 30.7 319656624sin2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结500sin2221974.4sin20.5120928cos30.34339313.248可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2522.2sin20.512.1cos30.3433.9可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结sin5sin222.2sin22.1cos38.14MPa可编辑资料 - - - 欢迎

15、下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pcos0cos tRg Rg 6 t sin24 R 2h 23h R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Rt sin2p sin22sin2cos 0Rg25sin2sin2021cos3 3cos303019.656624可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结20031.3920.7cos20031.3920.7cos2sin22.2sin0.512.1cos0.3432sin可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5sin222.2sin22

16、.1cos38.14可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结221.974 - 31.392cos5sin222.2sin22.1cos38.14MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4. 有一锥形底的圆筒形密闭容器，如下列图，试用无力矩理论求出锥形底壳中的最大薄膜应力 与 的值及相应位置。已知圆筒形容器中面半径R，厚度t 。锥形底的半锥角 ，厚度t ，内装有密度为 的液体，液面高度为H，液面上承担气体压力pc。解 ： 圆 锥 壳 体 ： R1= ， R2=r/cos （ 半 锥 顶 角 ）， pz =-可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p c+ gH+x

17、 ， =/2- , rRxtg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结cFR 2pHgx R 2r 23Rrg2 rt cos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2RpcHg1 x R 2r 23Rrgrx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2rtcosx2 tg2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2RpcHgx 2 RR2xtgxRtgg3t cos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结00学习资料 名师精选 - - - - - - - -

18、- -第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R1R2pcpz tHxgRxtg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结t cos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ddx令： d1g R t cos0xxtg 1pcHRHtgxg tg2pc tgd2gtg0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dx2tggdx2t cos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结

19、在x处有最大值 。的最大值在锥顶，其值为。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结maxpcH1 R2 tgHpcg2t cosgRHtgpctgg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5. 试用圆柱壳有力矩理论，求解列管式换热器管子与管板连接边缘处（如下列图）管子的不连续应力表达式（管板刚度很大，管子两端是开口的，不承担轴向拉力）。设管内压力为p，管外压力为零，管子中面半径为r，厚度为t。解：1 管板的转角与位移www0pQ0M 01110pQ0M 0111 2 内压作用下管子的挠度和转角内压引起的周向应变为：可编辑资料 -

20、- - 欢迎下载精品名师归纳总结wpp2R22RpRw ppR2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2R转角：Et2Etp20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 3 边缘力和边缘边矩作用下圆柱壳的挠度和转角可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wM 01222 DM 0M1Q01w223 DQ0Q1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 4 变形和谐条件2 0M0D0Q222 D0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wp 2 5 求解边缘力和边缘边矩2pRQ 0M 0ww0221M1QpQ02201MM 0021Q0可编辑资料 - -

21、- 欢迎下载精品名师归纳总结EtM 0222 D0pR22 DEt23 DQo043 DDpR2Et022 D0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - - 6 边缘内力表达式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结N x0N44 R3 D peEtx sinxcosxp Rex sinxcos

22、x可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结M x2MM2 R2 D peEtxx sinxcosx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结43 R 2 D pQxeEtx cosx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 7 边缘内力引起的应力表达式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结xN x12M x z tt 3242 R2 D pEt 4ex sinx3cosx z可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结N12M3ttpR extsinxcosx242 RD Etex sinxcosx z可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结z026

23、Q xtz232224RD ptz2ex cosx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结xt 34Et 44可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 8 综合应力表达式xpR 2t pR tN x12M x z tt 3N12Mtt 3pR242t2 R 2 D pEt 4exsinxcosx z可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pR1extz0sinxcos x242 RD Et 3exsinxcosx z可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结26Q xt2xt 34z243 R2 D pt 2Et 4

24、4z2ex cosx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6. 两根几何尺寸相同，材料不同的钢管对接 焊如下列图。管道的操作压力为p，操作温度为 0，环境温度为tc ，而材料的弹性模量E 相等，线膨胀系数分别 1 和 2 ，管道半径为r，厚度为t，试求得焊接处的不连续应力（不计焊缝余高） 。解：1 内压和温差作用下管子1 的挠度和转角内压引起的周向应变为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wpp2r12 r1prprpr2wp12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 rEt2t2Et可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - -

25、 - - - - - - - -第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -温差引起的周向应变为：wtwtt2r12 r1t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结转角：2 rrwpt11 t0pr222Et0pt1tc1tw1r1tr1t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 2 内压和温差作用下管子2 的挠度和转角内压引起的周向应变为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wpp2r22 r1prprpr 2wp22可编辑

26、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 r温差引起的周向应变为：tEt2tt2Et可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结tt2rw22 rw22 t 0tc2tw2r2t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结转角：2 rrwpt2pr222 Et0pt2r2t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 3 边缘力和边缘边矩作用下圆柱壳1 的挠度和转角可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wM 01122 DM 0M 01Q01w123 DQ01Q01可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1M 0D22 DQ0可编辑资料 - - - 欢迎下载精

27、品名师归纳总结 4 边缘力和边缘边矩作用下圆柱壳2 的挠度和转角可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wM 01222 DM 0M 01Q01w223 DQ02Q01可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 5 变形和谐条件2M 0D22 DQ0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wwptQ011ptQ011 6 求解边缘力和边缘边矩M 0ptww12M 0pt12Q0M 0ww22Q0M 022可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pr 222 Et1Mr1t1Q122 DM 01M123 DQ 01Qpr 222 Etr2t122 DM 0123 D

28、Q0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结200D2DDM 003QorDt0tc12022 D0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页，共 18 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -eq oac ,7边缘内力表达式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结N x0xNEt ettx20c12cosx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结M xr2 D ett2si

29、nx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0c1x0c1MM x可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Q xrx0c1 8 边缘内力引起的应力表达式3 D ett2cosxsinx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结N x12M x3xztt12z r t2 D ett2sinx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3N12Mtt 3zexttE cosx 212zt 3r2 Dsinx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0c12z026Qxt2xt 34z6rt 22t 34z3 D ett

30、2cosxsinx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结x0c1 9 综合应力表达式prN x12 M x zpr12 z r2 D ex ttsinx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结x2ttprNttt 312 Mt 3z2tt30cprex tt t0c12212E cosx12zt 3r2 D sinx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结z026Qxt2xt34z6rt 22t 34z3 D ett2cosxsinx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结x0c17. 一 单 层 厚 壁 圆 筒 ， 承 受 内 压 力pi=36MPa时 ， 测 得 （ 用 千 分 表 ） 筒 体 外 表 面 的 径 向 位 移w0=0.365mm ，圆筒外直径D 0=980mm ， E=2 105MPa， =0.3 。试求圆筒内外壁面应力值。解：周向应变rw drdwwr可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结物理方程1E仅承担内压时的Lam公式rdrrrzwrrzE