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>> 化工机械基础 第十七章 塔设备强设计计算
第十七章 塔设备强度 设计计算主要内容： 主要内容：了解塔所承受载荷的特点。 了解塔所承受载荷的特点。 熟悉塔体和裙座承受的各项 载荷计算及强度校核步骤。 载荷计算及强度校核步骤。 能够确定塔体和裙座体危险 截面， 截面，并掌握塔体壁厚的校 核方法。 核方法。一、塔体 强度计算室外H/D较 大的塔， 大的
塔， 操作压力、 操作压力、 质量载荷、 质量载荷、 风载荷、 风载荷、 地震载荷 偏心载荷等㈠ 按设计压力计算筒体及封 头壁厚按第十五章&容器设计基础& 按第十五章&容器设计基础& 中内压、外压容器的设计方法， 中内压、外压容器的设计方法， 计算塔体和封头的有效厚度。 计算塔体和封头的有效厚度。㈡ 塔设备所承受的各种载荷 计算以下要讨论的载荷主要有： 以下要讨论的载荷主要有： 操作压力； 操作压力； 质量载荷； 质量载荷； 风载荷； 风载荷； 地震载荷； 地震载荷； 偏心载荷。 偏心载荷。１． 操作压力内压塔，周向及轴向拉应力； 内压塔，周向及轴向拉应力； 外压塔，周向及轴向压应力。 外压塔，周向及轴向压应力。 操作压力对裙座不起作用。 操作压力对裙座不起作用。２． 质量载荷塔设备质量包括： 塔设备质量包括： 塔体和裙座质量； m1:塔体和裙座质量； 内件； 保温材料； m2:内件；m3:保温材料； 平台、扶梯质量； m4:平台、扶梯质量； 操作时塔内物料质量； m5:操作时塔内物料质量； 人孔、接管、法兰等附件质量； ma:人孔、接管、法兰等附件质量； 偏心； 液压试验时，塔内充液质量； me:偏心；mw:液压试验时，塔内充液质量； 操作停修或水压试验等不同工况物料或充 水质量。 水质量。塔体和裙座质量； 设备操作时质量： m1:塔体和裙座质量； 设备操作时质量： m2:内件质量； 内件质量； M 0 = m 1 + m 2 + m3 m3:保温材料质量； 保温材料质量； + m 4 + m 5 + m a +m e m4:平台、扶梯质量； 平台、扶梯质量； m5:操作时塔内物料； 设备最大质量 操作时塔内物料； 水压试验时）： ma:人孔、接管等附件； （水压试验时）： 人孔、接管等附件； Mmax=m1+m2+m3 me:偏心质量； 偏心质量； + m 4 + m w + m a +m e mw:液压试验塔内充液 0.2m2:部分内件焊在塔体 设备最小质量： 设备最小质量： 空塔吊装，如未装保温层、 空塔吊装，如未装保温层、 平台、扶梯等， 平台、扶梯等，则mmin应扣 除m 3和m 4。mmin =m1+0.2m2 +m3+m4 +ma+me室外自支承塔为悬臂梁。 室外自支承塔为悬臂梁。 产生风弯矩， 产生风弯矩， 迎风面拉应力， 迎风面拉应力， 背风面压应力。 背风面压应力。 塔背后气流引起周期性旋涡，垂直于 塔背后气流引起周期性旋涡， 风向的诱发振动弯矩。只在塔H/D较 风向的诱发振动弯矩。 大、风速较大时较明显，一般可忽略。 风速较大时较明显，一般可忽略。 考虑两弯矩矢量叠加。 考虑两弯矩矢量叠加。3. 风载荷（1）水平风力的计算迎风面产生风压。与风速、 迎风面产生风压。与风速、 空气密度、地区和季节有关。 空气密度、地区和季节有关。 各地离地面10m处30年一遇 各地离地面10m处30年一遇 10m 10分钟内平均风速最大值作为计算风压 分钟内平均风速最大值作为计算风压， 10分钟内平均风速最大值作为计算风压， 26。 得到该地区的基本风压q0，见表4-26。 风速随地面高度而变化。塔高于10m 10m， 风速随地面高度而变化。塔高于10m，应 分段计算风载荷， 分段计算风载荷，视离地面高度的不同乘 27。 以高度变化系数fi，见表4-27。风压还与塔高度、直径、 风压还与塔高度、直径、形状以及自振周 期有关。两相邻计算截面间的水平风力为： 期有关。两相邻计算截面间的水平风力为：Pi = K 1 K 2i q 0 f i Li Dei × 10?6水平风力； Pi-水平风力； 基本风压值，见表4 26， q0-基本风压值，见表4-26，但 均不应小于250N/ 250N/ｍ 均不应小于250N/ｍ2； 风压高度变化系数， fi-风压高度变化系数，表4-27 第计算段长度； Li-第计算段长度； 塔各计算段有效直径； Dei-塔各计算段有效直径； 体型系数，圆柱直立设备0.7 K1-体型系数，圆柱直立设备0.7 各计算段风振系数， K2i-各计算段风振系数，K2i-塔设备各计算段的风振系数， 塔设备各计算段的风振系数，=1.7； 当塔高H≤20m时，取K2i=1.7； ≤20m时 当H&20m时， &20m时 ?viφ zi K 2i = 1 + fi 脉动增大系数， 28查取 查取； ζ-脉动增大系数，按表4-28查取； 段脉动影响系数， 29查 Vi-第i段脉动影响系数，按表4-29查 段振型系数， φzi- 第i段振型系数，根据Hi/H与m查表 30； 4-30；（2）风弯矩Pi = K 1 K 2i q 0 f i Li Dei × 10 ?6一般习惯自地面起每 隔10m一段，风压定 10m一段， 一段 值。求出风载荷Pi任意截面的风弯矩： 任意截面的风弯矩：Mi ?i wLi Li +1 ? ? = Pi + Pi +1 ? Li + ? 2 2 ? ?Li + 2 ? ? + Pi + 2 ? Li + Li +1 + ? + LL 2 ? ?等直径、等壁厚塔体 等直径、 和裙座，风弯矩最 和裙座， 大值为最危险截面。 大值为最危险截面。 变截面塔体及开有人 孔的裙座体， 孔的裙座体，各个 可疑的截面各自进 行应力校核。 行应力校核。 图中0 图中0-0、1-1、2-2各 截面都是薄弱部位， 截面都是薄弱部位， 可选为计算截面。4. 地震载荷地震烈度七度及以上地区， 地震烈度七度及以上地区，设计 时必须考虑地震载荷。 时必须考虑地震载荷。 地震波作用下： 地震波作用下： 水平方向振动、 水平方向振动、 垂直方向振动、 垂直方向振动、 扭转其中以水平方向振动 危害较大。 危害较大。 计算地震力时，仅考 计算地震力时， 虑水平地震力， 虑水平地震力，并把 塔设备看成是悬臂梁。 塔设备看成是悬臂梁。（1）水平地震力实际全塔质量按全 塔或分段均布。 塔或分段均布。 计算地震载荷与计 算风载荷一样， 算风载荷一样， 将全塔沿高度分 成若干段， 成若干段，每一 段质量视为集中 于该段1/2 1/2处 于该段1/2处有多种振型， 有多种振型，任意高度hK处集 中质量mK引起基本振型的水平 地震力 F = C α η m gK1 z 1 K1 KFK1-mK引起的基本振型水平地震力 Cz-综合影响系数，直立圆筒Cz=0.5； 综合影响系数， =0.5； mK-距离地面hK处的集中质量； 处的集中质量；基本振型参与系数， ηK1-基本振型参与系数，ηK1 =1 hK.5 ∑ mi hi1.5 nmi hi3 ∑i =1i =1 n的地震影响系数a α1-对应与塔基本自振周期T1的地震影响系数a值。（2）垂直地震力防烈度8度或9 防烈度8度或9度的塔应考虑垂直地震力 塔底截面处垂直地震力： 塔底截面处垂直地震力： 0 ? 0 = α Fν ν max meq g 垂直地震影响系数最大值， αvmax-垂直地震影响系数最大值， αvmax= 0.65αmax 塔设备的当量质量， meq-塔设备的当量质量， meq=0.75m0 任意质量i处垂直地震力： 任意质量i处垂直地震力：Fνi ?i=mi hi∑mk =1nk? hkFν0?0(i = 1,2,L , n )基本振型地震弯矩： 任意截面i-i基本振型地震弯矩： n 16 0?0 i ?i M Ei = ∑ FK 1 (hK ? h ) M Ei = C zα1m0 gH 35 i =1 等直径、等厚度塔的任意截面i-i和底 等直径、 截面0 的基本振型地震弯矩： 截面0-0的基本振型地震弯矩： 8C zα1m0 g i ?i 3.5 2 .5 3.5 M Ei = 10 H ? 14 H h + 4h 2.5 175 H &15， H/D&15，或高度大于等 M i ?i = 1.25 M i ?i E Ei（3）地震弯矩()于20m时，考虑高振型 20m时5. 偏心载荷塔外附属设 塔顶冷凝器偏心安装 塔底外侧悬挂再沸器 偏心载荷引起轴向压 应力和轴向弯矩Me，M e = me ge㈢ 圆筒的应力1．塔设备由内压或外压引起的轴向 应力 pc Di σ1 = ± 4δ ei 操作或非操作时， 2．操作或非操作时，重量及垂直地 震力引起的轴向应力（压应力） 震力引起的轴向应力（压应力）m g±F σ2 = πDiδ eii ?i 0i ?i v3．最大弯矩在筒体内引起的轴向 应力 风弯矩MW、地震弯矩ME、偏心弯矩 M e。最大平均风速和可能出现的最大地震 烈度，同时达到最大值的几率极小。 烈度，同时达到最大值的几率极小。 通常操作下最大弯矩按下式取值： 通常操作下最大弯矩按下式取值：Mi ?i max?M =? ?Mi ?i W i ?i E+ Me + 0.25Mi ?i W+ Me(取大值 )水压试验时间人为选定且时间较 短，在实验情况下最大弯矩取值Mi ?i max= 0 .3 Mi ?i W+ Me最大弯矩在筒体中引起轴向应力4M σ3 = πD δi ?i max 2 i ei１．最大轴向组合应力的计算内压塔设备 正常操作 停修 外压塔设备 正常操作 迎风 背风 + + -σ2+σ3 σ σ 停修 迎风 0 背 风㈣ 筒体壁厚效核迎风 背风 迎风 背风 σ1 应力 状态 σ2 σ3 σmax+ + +0 -σ1-σ2+σ3 σ σ-（σ2+σ3） -（σ1+σ2+σ3） （ σ （ σ σ（1） 内压操作的塔设备最大组合轴向拉应力， ① 最大组合轴向拉应力，出现在 正常操作时的迎风侧， 正常操作时的迎风侧，即： i ?i i ?i σ max = σ 1 ? σ 2 + σ 3 最大组合轴向压应力， ② 最大组合轴向压应力，出现在 停修时的背风侧， 停修时的背风侧，即：σ max = ?(σi ?i 2+σi ?i 3)（2） 外压操作的塔设备最大组合轴向压应力， ① 最大组合轴向压应力，出现 在正常操作时的背风侧， 在正常操作时的背风侧，即： i ?i i ?i σ max = ?(σ 1 + σ 2 + σ 3 ) 最大组合轴向拉应力， ② 最大组合轴向拉应力，出现在 停修时的迎风侧， 停修时的迎风侧，即： i ?i i ?i σ max = ?σ 2 + σ 32. 强度与稳定性校核根据正常操作或停车检修时的各种危 险情况，求出最大组合轴向应力， 险情况，求出最大组合轴向应力， 必须满足强度条件与稳定性条件， 必须满足强度条件与稳定性条件， 34。 表4-34。 周向拉应力只进行强度校核，因为不 周向拉应力只进行强度校核， 存在稳定性问题。 存在稳定性问题。 轴向压应力既要满足强度要求，又必 轴向压应力既要满足强度要求， 须满足稳定性要求，进行双重校核。 须满足稳定性要求，进行双重校核。表4-34 轴向最大应力的校核条件 强度校 名 称 稳定性校核 核 周向最大拉应 ≤K[σ]tφ σ 力σmax 轴向最大压应 力σmax ≤K[σ]t σ ≤K0.06Etδei/RiK为载荷组合系数，取K=1.2。 为载荷组合系数， 为载荷组合系数 。3. 水压试验时应力校核(1) 关于拉应力 ① 环向拉应力的验算在第十五章 ② 最大组合轴向拉应力σ maxpi Di gm 0 .3 M + M e = ? + ≤ 0.9 Kσ s? 2 4δ ei πDiδ ei 0.785 Di δ eii ?i max i ?i w设备充水（未加压） (2) 设备充水（未加压）后最大质量和最 大弯矩在壳体中引起的组合轴向压应力σ max? 0 .9 K σ s gm 0 .3 M + M e ? δ ei = + ≤? 2 0.06 KE πDiδ ei 0.785 Di δ ei ? R1 ?i ?i max i ?i w(取小值 )为载荷组合系数， =1.2。 K为载荷组合系数，取K=1.2。 塔体， 塔体，最大风弯矩引起的弯曲应 发生在截面2 力σ3i-i发生在截面2-2上。 裙座， 裙座，σ3i-i的最大应力发生在裙 座底截面0 或人孔截面1 座底截面0-0或人孔截面1-1上。二、 裙座按所支承设备 的高度与直 径比， 径比，裙座 分成两种： 分成两种： 一种是圆筒形， 一种是圆筒形， 一种是圆锥形。 一种是圆锥形。圆筒形裙座制造方便和节省材 被广泛采用。 料，被广泛采用。 圆锥形裙座：地角螺栓较多和 圆锥形裙座： 基础环承受面积较大， 基础环承受面积较大，承受 较大风载荷和地震载荷。 较大风载荷和地震载荷。群座体 Q235（Q235-A或 16Mn）、 16Mn）、 基础环板、 基础环板、 螺栓座、 螺栓座、 基础螺栓, 基础螺栓,
(一)圆筒形群座体壁厚的验算先参照筒体厚度试取一群座体壁厚δ 先参照筒体厚度试取一群座体壁厚δs 验算危险截面的应力， 验算危险截面的应力，群座体底截面 和人孔截面组合应力满足条件后，壁厚附加、 组合应力满足条件后，壁厚附加、圆整(二)基础环板设计1、基础环板内、外径 基础环板内、2、基础环板厚度, 基础环板厚度, 背风侧外缘压应力大， 背风侧外缘压应力大，组合轴向压应力（1）基础环板上无筋板 基础环板厚度 不小于16mm 不小于16mm（2）基础环板上有筋板基础环板厚度不 小于16mm 小于16mm计算力矩， Ms—计算力矩，按表4-35计 计算力矩 按表4 35计 算Mx和My，取绝对值较大（三）地脚螺栓迎风侧可能出现零值甚至是拉应力 基础面上由螺栓承受的最大拉应力为≤0塔自身稳定 塔自身稳定， σB≤0塔自身稳定，固定位置加螺栓 &0，必须设地脚螺栓， σB&0，必须设地脚螺栓，螺纹小径地脚螺栓个数取4的倍数， 地脚螺栓个数取4的倍数，小直径塔取 6个，圆整后地脚螺栓的公称直径不得 小于M24 小于M24（四）群座与塔底封头焊接结构对接焊缝压应力，轴向载荷较高， 对接焊缝压应力，轴向载荷较高，一 般用于大型塔，搭接焊缝受剪应力， 般用于大型塔，搭接焊缝受剪应力， 一般用于小型塔1、群座体与塔体对接焊缝J-J截面的拉应力校核2、群座体与塔体搭接焊缝J-J截面的剪应力校核思考题： 思考题：1.自支撑式塔设备设计时需要 1.自支撑式塔设备设计时需要 考虑哪些载荷？ 考虑哪些载荷？ 2.简述内压塔操作时的危险工 2.简述内压塔操作时的危险工 况及强度校合条件。 况及强度校合条件。
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copyright &copyright 。甜梦文库内容来自网络，如有侵犯请联系客服。|第一篇习题答案；3．起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P，设备；解：（1）为研究对象，画受力图；?F?F；xy；?0Tsin30??P?0?0Tcos30??G；(a)(b)；由式（b）得，T?代入式（a），得；G30；??34.64KN（）；cos30?0.866；P?Tsin30??34.64?0.5?17.3；6.梯子由AB与AC两部分在A处用铰链联
第一篇习题答案
3．起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P，设备重G=30kN，求水平力P及绳子拉力T。
解：（1）为研究对象，画受力图。
（2）选坐标轴，列平衡方程。
?0Tsin30??P?0?0Tcos30??G?0
由式（b）得，T?代入式（a），得
??34.64KN （）
cos30?0.866
P?Tsin30??34.64?0.5?17.32KN
6. 梯子由AB与AC两部分在A处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在光滑面上。在AC上作用有一垂直力P。如不计梯子自重，当P＝600N，a=75℃，h=3m，a＝2m时，求绳的拉力的大小。
取整体为研究对象，列平衡方程
(F)?0Pacos??NB2Lcos??0
（2） 取AB杆为研究对象、
(F)?0Pacos??NB2Lcos??0
Th?NBlcos??0
NBlcos?Palcos?Pacos?600?2?cos75?
?????51.76N h2lh2h2?3
10、两块Q235-A钢板对焊起来作为拉杆，b=60mm，δ=10mm。已知钢板的许用应力为160MPa，对接焊缝许用应力[σ]＝128MPa，拉力P=60KN。试校核其强度。
因??[?]?128MPa
NP60000???100MPa Ab?60?10
故强度足够。
12、简易支架可简化为图示的铰接三角形支架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。 解：（1）以点为研究对象，画受力图如下。 （2）利用平衡条件求Fab、Fbc
?0FBCcos??FAB?0
(1) ?0FBCsin??P?0
由已知条件
代入（1）式，得
F（3）求AB杆的横截面尺寸
NAB2mm2 [?]AB140
（4）求BC杆的横截面尺寸
??894mm2 [?]BC50
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17(b) 试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出Mmax
解：（1）求支座反力
(F)?0NAl?Pa?0
?0NB?NA?P?0
PaP(l?a)? ll
（2）写弯矩方程式
取A点为原点
AB段：M1??NAx1??
BC段：M2??P(l?a?x2)（3）求特征点弯矩
MB=-pa (4)画弯矩图
（5）求最大弯矩
(l?x1?l?a)
17(g) 试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出Mmax 解：取B为原点，向左为x轴正向
画弯矩图如右
17(m) 试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出Mmax 解：（1）求支座反力
(F)?02qa2?qa2?2Nca?0
?0NB?NC?2qa?0
（2）写弯矩方程式 取A点为原点 AC段：M1?qa2
BC段：M2?NB(3a?x2)?(3a?x2)?qax2?
2（3）求特征点弯矩
MB?0 （4）画弯矩图
（5）求最大弯矩
由高数知，最大弯矩在x=1.5a处
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3秒自动关闭窗口2004.6《化工机械基础》期末试题(A)答案；一、名词解释（10分）；1、名义屈服极限：对于没有明显屈服极限的材料，规；2、冲击韧度：材料的抗冲击能力常以使其破坏所消耗；K?K?1.2为薄壁容器；D0；4、筒体的弹性失稳：在外压作用下，筒体突然失去原；5、垫片密封比压力：在法兰密封中形成初始密封条件；二．问答题（共42分）；1、画出低碳钢的拉伸和压缩应力―
2004.6 《化工机械基础》期末试题 (A) 答案
一、名词解释（10分）
1、名义屈服极限：对于没有明显屈服极限的材料，规定用出现0.2%塑性变形时的应力作为名义屈服极限，用?0.2表示。
2、冲击韧度：材料的抗冲击能力常以使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积来衡量，称为材料的冲击韧度，以?k表示，单位J/cm2。
K?K?1.2为薄壁容器。3、薄壁容器：根据容器外径D0与内径Di的比值K来判断，
4、筒体的弹性失稳：在外压作用下，筒体突然失去原有形状的现象称为弹性失稳。
5、垫片密封比压力：在法兰密封中形成初始密封条件的压紧应力叫垫片密封比压力。
二．问答题（共42分）
1、画出低碳钢的拉伸和压缩应力―应变示意图，简要说明各个阶段的名称以及各种极限应
力的名称。（8分）
（1）弹性变形阶段，弹性极限或比例极限； （2）屈服阶段，屈服极限； （3）强化阶段、强度极限； （4）颈缩阶段或局部变形阶段。
2．不锈钢为什么含碳量都很低？（4分）
在铬不锈钢中，起决定作用的主要元素是铬。由于钢中存在的碳元素能与铬形成铬的碳化物，因而消耗了铬，致使钢中的有效铬含量减少，使钢的耐腐蚀性降低，故不锈钢中的含
碳量都是较低的。
3．下列钢号各代表何种钢，符号中的字母和数字各有什么意义？（8分）
Q235-A.F 代表 普通碳素钢（钢种），其中Q为 屈服强度的头一个拼音字母
，235为 屈服强度值，A表示 质量等级，F表示 沸腾钢。
20代表优质碳素钢，20为含碳量0.2%。
16MnDR 代表普通低合金钢，含碳量0.16%，含Mn小于1.5%，D表示低温用钢，R代表容器用钢
HSn70-1 代表 锡黄铜（钢种），又称海军黄铜，H为黄铜牌号，70 表示平均含铜70%，1表示含锡1%，含锌29%。
4．手工电弧焊、埋弧自动焊和氩弧焊的特点是什么？（6分）
手工电弧焊：设备简单，操作灵活，对空间不同位置、不同接头形式的焊缝均能方便地进行焊接，被广泛使用。
埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好。缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。
氩弧焊：用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。由于氩气比较稀缺，使其焊接成本较高，目前主要用来焊接易氧化的有色金属、稀有金属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢。
5．法兰的公称压力是如何定义的？一设备法兰的操作温度为2800C，工作压力为0.4MPa，
当材料为Q235-A和15MnVR时应分别按何种公称压力级别确定法兰几何尺寸。（6分）
以16MnR在200℃时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有该尺寸法兰的公称压力。
Q235-A应按公称压力1.0MPa级别确定法兰的几何尺寸。 15MnVR应按公称压力0.6MPa级别确定法兰的几何尺寸。
6．下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（6分）
（1） 直径为2000mm，设计压力为20MPa的圆筒形容器 （2） 设计压力为0.6MPa的液氨储罐 （3） 设计压力为5MPa的压力容器 （4） p为4MPa的剧毒介质容器 （1）为三类容器；（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。
7．卧式和立式容器支座的形式主要有哪些？（4分）
卧式容器的支座主要有鞍座、圈座和支腿，立式容器的支座主要有耳式支座、支撑式支座和裙式支座。
四、计算题（共48分）
1、一个低合金钢内压反应塔，筒体内径Di?500mm，标准椭圆形封头，工作压力2.0MPa
（装有安全阀），工作温度300C，塔体采用单面手工电弧焊（有垫板），局部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性。（1）设计塔体壁厚，并校核水压试验强度。（2）设计封头壁厚。（????144MPa，????170MPa，?s?345MPa，?T?
l 解：（1）设筒体壁厚7mm，C1?0.6mm，C2?1mm
2?1.05?500
?1.6?6.2mm
圆整，取?n?7mm厚。
2?144?0.8?2?1.05pT?Di??e?
1.25?2?1.05?
?500?5.4?144?145.0MPa 2?5.4
水压试验校核：?T?
0.9??s?0.9?0.8?345?248.4MPa，?T?0.9??s，所以水压试验时强度足够。
（2）设封头壁厚5mm，C1?0.2mm，C2?1mm
KpDi2???0.5p
2?1.05?500
?1.2?4.9mm
圆整，取?n?5mm厚。
2?144?1?0.5?2?1.05
2、DN1200的低碳钢外压圆筒，筒体长4500mm，壁厚10mm，两侧为椭圆封头，凸面高度300mm，
介质无腐蚀。试计算能承受的许可外压，并判断发生侧向失稳后筒体横截面上产生的波
形数。（8分）（pcr?2.2E??D
???eD0?2.55?E?2?10MPa） ，，p?2.59Ecr?D0?
?300?2?4700mm 3
解：C1?0.8mm，C2?1mm，L?4500?
Lcr?1.17?D0
?1.17??17410mm
L?Lcr，为短圆筒，发生侧向失稳后筒体横截面上产生的波形数n?2。
?8.2???MPa
?2.59?2?105?
4700?????1220?
?0.17MPa m
3、变截面直杆的受力如图所示，已知：A1?8cm，
A2?4cm2，E?200GN/m2，总伸长量为
0.075mm，求出力P的大小并画出轴力图。（8分）
(P?60)?0.2?103P?0.2?103?? 9?49?4
200?10?8??10?0.075mm
4、已知E?200GPa，梁的直径为50mm，画出弯矩
图并求危险横截面上最大正应力。（10分）
Mmax?ymax3?103?0.05/2???244.5MPa
5、车床的传动光杆装有安全联轴器，当超过一定
载荷时，安全销即被剪断。已知安全销的平均直径d0为5mm，材料为45钢，其剪切极限应
力为??370MPa，传动杆的直径D为20mm，求安全联轴器转速n?100r/min时所能传递的最大轴功率N为多少？此时传动杆横截面上所受到的最大应力是多少？（10分）
MM??92.5MPa 3W?
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