化工设备机械基础习题解答【参考】.doc

目 录 化工设备机械基础课后习题解答 错误！未定义书签。 Exercise explanation and designing of the basic of chemical equipment and mechanism 错误！未定义书签。 第一章 刚体的受力分析及其平衡规律 2 第一部分 例题及其解析 2 第二部分 习题及其解答 11 第二章 金属的力学性能 18 第一部分 例题及其解析 18 第二部分 习题及其解答 19 第三章 受拉（压）构件的强度计算与受剪切构 件的实用计算 22 第一部分 例题及其解析 22 第二部分 习题及其解答 24 第四章 直梁的弯曲 27 第一部分 例题及其解析 27 第二部分 习题及其解答 35 第五章 圆轴的扭转 39 第一部分 例题及其解析 39 第二部分 习题及其解答 43 第六章 压力容器与化工设备常用材料 46 第一部分 习题及其解析 46 第七章 压力容器中的薄膜应力、弯曲应力、与二次应力 48 第一部分 习题及其解析 48 第八章 内压容器 52 第一部分 例题及其解析 52 第二部分 习题及其解答 55 第九章 外压容器与压杆的稳定计算 60 第一部分 例题及其解析 60 第二部分 习题及其解答 67 第一章 刚体的受力分析及其平衡规律 第一部分 例题及其解析 1.下图(a)是一个三角支架，它由两根杆和三个销钉组成，销钉A、C将杆与墙 连接，销钉B则将两杆连接在一起。当AB杆中央 置一重物时，试确定AB杆两端的约束反力力线方 位（杆的自身质量不计）。 解： AB杆在主动力G作用下之所以处于平衡，是由 于受到销钉A和销钉B的约束。而两个销钉又分别受 到墙与BC 杆的约束。由于杆BC是二力杆， 销钉B作用给BC杆的力RB力，其力线必与BC杆的 中心线重合。根据作用反作用定律、BC杆作用给销钉 B的支撑力，以及销钉B作用给AB杆的支撑力， 它们的力线方位也应与BC杆中心线一致，这样就利用BC 杆是二力杆这个条件确定了B端铰链约束的约束反力力线 方位.如图(b)所示 确定了的力线方位后，的力线方位就可根据三力 平衡必汇交一点的定理来解决了。因为AB杆自身的质 量忽略不计AB杆是在外载G与约束反力、三力 作用下处于平衡，所以力线必过G与二力线的交 点，这样就确定了的力线方位。显然，如果外载G正 好加在AB杆的中央，那么和两个力线与AB杆交 角将相同，即都等于AB杆与BC两杆的夹角 2. 下图(a)是一个放在光滑地面上的梯子，梯子由AC和BC两 部分组成，每部分重W，彼此用销钉C和绳子EF连接起来，今有一人重G站立在左侧梯子上的D处，试分析梯子的受力。 解： 当把整个梯子作为研究对象时，它受到的外力有：主动力G和两个W力；约束反力和，这五个力构成一个平行的平衡力系,如图(b)所示。 其中三个是已知力，两个是未知（大小的）力 当把梯子的左、右两部分单独取出来研究时，绳子的拉力和铰链C处的相互作用力就变成了外力,必须在半个梯子的分离体上表示出 来。根据柔软体约束反力的特点，代替绳子的约束反力T是水平的。在铰链C处（把销钉看成与右半个梯子为一整体）左右两部分相互作用的力，其力线方位无法利用已知定理确定，只能用两个方位已知、大小待定的未知力和（及 ）来代替如图(c) (d)所示。从所画得的半个梯子的受力图可见，左半个共受六个外力，其中三个是未知的，右半个所受五个外力，也是三个未知。这些外力既不彼此平行，也不汇交一点，故称为平面一般力系 3. 圆筒形容器重量（力）为G，置于拖轮A、B上，如图(a)所示， 试求拖轮对容器的约束反力。 解： 因要求的是拖轮对容器的约束反力，所以取容器为研究对象，画出受力图(b)，拖轮对容器是光滑面约束 ，故约束反力应沿接触点公法线指向容器，即图中的和，它们与y轴夹角为。由于容器重力也过中心O点，故容器是在三力组成的汇交力系作用下处于平衡，于是有 4. 重为G的均质圆球放在板AB与墙壁AC之间，D、E两处均为光滑 接触尺寸如图所示，设板AB的质量不计，求A处的约束反力及绳BC 的拉力 解： 既然是求作用在板上的绳子拉力及铰链A处 约束反力，所以先考虑取AB板为分离体，画它的受力图。首先圆球作用给板一个垂直板的压力，绳子在B处作用给板水平拉力T，根据题意板自重不计，所以板受到的其他力只还有一个铰链A处的约束反力，整个板是在三个力作用下处于平衡，已知T与不平行，因此可以断定A处的约束反力必过T与二力线的交点O。从几何关系中不难看出，过O点的力线与水平轴夹角为,如图(b)所示