压力管道计算拔高试题及详细答案解读

压力管道计算拔高试题及详细答案解读

一、单选题

1.在压力管道计算中，用于确定管道支撑间距的主要参数是（）（2分）A.管道直径B.管道壁厚C.管道材质D.管道载荷【答案】D【解析】管道支撑间距主要由管道载荷决定，载荷越大，支撑间距需越小

2.压力管道的弯曲应力计算公式中，系数E代表（）（1分）A.管道弹性模量B.管道屈服强度C.管道许用应力D.管道膨胀系数【答案】A【解析】系数E是管道材料的弹性模量，反映材料抵抗变形的能力

3.压力管道强度计算中，当管道内压大于外压时，主要考虑（）（2分）A.失稳破坏B.屈服破坏C.疲劳破坏D.脆性破坏【答案】B【解析】内压大于外压时，管道主要承受压缩应力，易发生屈服破坏

4.压力管道的许用应力计算公式中，安全系数通常取值范围是（）（2分）A.

1.0-

1.5B.

1.5-

2.5C.

2.5-

4.0D.

4.0-

6.0【答案】B【解析】压力管道安全系数通常取

1.5-

2.5，确保计算结果的可靠性

5.在压力管道计算中，U型管挠度计算属于（）（2分）A.轴向受力计算B.弯曲受力计算C.扭转受力计算D.剪切受力计算【答案】B【解析】U型管主要承受弯曲变形，挠度计算属于弯曲受力范畴

6.压力管道水压试验压力通常取设计压力的（）（1分）A.

1.0倍B.

1.15倍C.

1.25倍D.

1.5倍【答案】C【解析】水压试验压力通常为设计压力的

1.25倍，用于检验管道强度

7.压力管道支吊架间距计算中，主要考虑的因素不包括（）（2分）A.管道热膨胀B.管道载荷C.支吊架强度D.管道直径【答案】C【解析】支吊架间距计算主要考虑管道热膨胀、载荷和直径，支吊架强度是设计依据而非计算因素

8.压力管道应力集中系数通常取值范围是（）（2分）A.

1.0-

1.2B.

1.2-

1.5C.

1.5-

2.0D.

2.0-

3.0【答案】C【解析】应力集中系数通常取

1.5-

2.0，反映管道局部应力放大情况

9.压力管道法兰连接计算中，主要考虑的密封形式是（）（2分）A.挤压密封B.垫片密封C.焊接密封D.螺栓密封【答案】B【解析】法兰连接主要依靠垫片实现密封，垫片密封是计算重点

10.压力管道振动计算中，临界转速主要由（）决定（2分）A.管道长度B.管道直径C.管道材质D.管道载荷【答案】A【解析】管道临界转速与长度密切相关，长度越长，临界转速越低

二、多选题（每题4分，共20分）

1.压力管道计算中，需要考虑的因素包括（）A.管道内压B.管道外压C.管道温度D.管道材质E.管道直径【答案】A、B、C、D、E【解析】压力管道计算需综合考虑内压、外压、温度、材质和直径等多方面因素

2.压力管道支吊架计算中，需要考虑的荷载包括（）A.自重荷载B.介质荷载C.热膨胀荷载D.风荷载E.地震荷载【答案】A、B、C【解析】支吊架计算主要考虑自重、介质和热膨胀荷载，风荷载和地震荷载根据实际情况考虑

3.压力管道应力分析中，常见的应力类型包括（）A.轴向应力B.弯曲应力C.扭转应力D.剪切应力E.热应力【答案】A、B、C、D、E【解析】压力管道可能同时存在轴向、弯曲、扭转、剪切和热应力

4.压力管道水压试验的目的包括（）A.检验管道强度B.检验管道密封性C.消除管道应力D.评估管道寿命E.确定管道参数【答案】A、B【解析】水压试验主要检验管道强度和密封性，其他选项非试验直接目的

5.压力管道支吊架类型包括（）A.滑动支架B.固定支架C.导向支架D.弹簧支架E.悬挂支架【答案】A、B、C、D、E【解析】压力管道支吊架类型多样，包括滑动、固定、导向、弹簧和悬挂支架

三、填空题

1.压力管道计算中，管道许用应力计算公式为[σ]=σs/n，其中σs代表______，n代表______（4分）【答案】材料屈服强度；安全系数

2.压力管道支吊架计算中，水平推力计算公式为Fh=K·ql，其中K代表______，q代表______（4分）【答案】摩擦系数；水平均布荷载

3.压力管道弯曲应力计算公式为σb=M/W，其中M代表______，W代表______（4分）【答案】弯矩；截面模量

4.压力管道水压试验持续时间不少于______小时（2分）【答案】

15.压力管道应力集中系数Kt通常取______-______（4分）【答案】

1.2；

3.0

四、判断题（每题2分，共10分）

1.压力管道计算中，内压产生的应力总是拉应力（）【答案】（×）【解析】内压产生的应力为环向拉应力，但轴向应力可能受外压影响为压应力

2.压力管道支吊架计算中，弹簧支架主要用于承受管道热膨胀荷载（）【答案】（×）【解析】弹簧支架主要用于承受管道垂直荷载，热膨胀荷载通过位移补偿解决

3.压力管道水压试验时，试验压力应缓慢升至设计压力的

1.25倍（）【答案】（√）【解析】水压试验压力应缓慢升至设计压力的

1.25倍，确保安全

4.压力管道应力集中系数Kt仅与管道几何形状有关（）【答案】（×）【解析】应力集中系数不仅与几何形状有关，还与材料特性、载荷情况等因素相关

5.压力管道计算中，管道直径越大，临界转速越高（）【答案】（√）【解析】管道临界转速与直径成反比，直径越大，临界转速越高

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述压力管道计算中，应力集中系数Kt的物理意义及其影响因素【答案】应力集中系数Kt表示管道局部应力放大程度的无量纲系数影响因素包括

（1）管道几何形状（如孔洞、台阶、焊缝等）

（2）材料特性（如韧性、塑性）

（3）载荷情况（如集中力、分布力）

（4）温度影响（高温可能降低材料韧性）

2.简述压力管道水压试验的步骤及其注意事项【答案】水压试验步骤

（1）准备试验装置，确保管道充满水无气泡

（2）缓慢升压至设计压力的

1.25倍

（3）保持试验压力1小时，检查压力降和泄漏情况

（4）升压至设计压力，保持30分钟检查泄漏

（5）试验结束后缓慢泄压注意事项

（1）试验温度应高于管道最低工作温度

（2）试验压力不得超过材料允许应力

（3）试验过程中禁止敲击管道

（4）记录压力变化和泄漏情况

3.简述压力管道支吊架类型及其适用条件【答案】压力管道支吊架类型

（1）滑动支架适用于水平位移较大的管道，允许管道自由伸缩

（2）固定支架适用于无位移要求的管道，约束管道所有方向位移

（3）导向支架适用于需要限制水平位移的管道，提供单向导向

（4）弹簧支架适用于承受垂直荷载为主的管道，可补偿热膨胀

（5）悬挂支架适用于垂直布置管道，通过吊杆承载适用条件

（1）滑动支架需考虑热膨胀补偿

（2）固定支架需考虑热应力影响

（3）导向支架需精确控制位移方向

（4）弹簧支架需考虑垂直荷载和热膨胀

（5）悬挂支架适用于空间受限的场合

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析压力管道弯曲应力计算中，弯矩M如何确定及其影响因素【答案】弯矩M是压力管道弯曲应力计算的关键参数，其确定方法

（1）理论计算根据载荷分布和支座位置，通过力学平衡方程计算弯矩

（2）有限元分析通过数值模拟确定管道在不同工况下的弯矩分布

（3）经验公式根据管道布置和载荷情况，采用经验公式估算弯矩影响因素

（1）载荷分布集中力、分布力、冲击力等不同载荷形式影响弯矩大小

（2）支座位置支座间距、支座类型（固定、滑动等）影响弯矩分布

（3）管道几何形状管道直径、壁厚、曲率半径等影响弯矩计算

（4）温度变化温度差异导致管道变形，产生附加弯矩

2.分析压力管道应力集中系数Kt的工程意义及其工程应用【答案】应力集中系数Kt的工程意义

（1）反映管道局部应力放大程度，指导材料选择和结构设计

（2）预测疲劳寿命和断裂风险，确保管道安全运行

（3）优化结构细节，降低应力集中，提高承载能力工程应用

（1）结构设计根据Kt选择合适的结构形式，避免高应力集中区域

（2）材料选择高韧性材料可降低应力集中影响，提高抗疲劳性能

（3）制造工艺采用焊接后热处理降低残余应力，减小Kt值

（4）检测维护定期检测高应力集中区域，预防裂纹扩展

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.某压力管道直径800mm，壁厚20mm，内径设计压力

1.6MPa，材料Q345，弹性模量200GPa，泊松比

0.3，计算该管道在垂直载荷作用下，支吊架间距应如何确定？（假设垂直载荷为5kN/m，热膨胀系数

1.2×10^-5/℃，环境温度变化±50℃）【答案】计算步骤

（1）计算管道自重自重荷载q=πD-2t×ρ×g=π

0.8-2×

0.02×7850×

9.8=

6.0kN/m

（2）计算热膨胀位移ΔL=α×L×ΔT=

1.2×10^-5/℃×8000×50=

0.48mm

（3）确定支吊架间距考虑垂直载荷和热膨胀补偿，建议间距L≤

1.5m

（4）校核应力支吊架间距

1.5m时，最大弯矩M=ql^2/8=5×

1.5^2/8=

1.8kN·m弯矩应力σb=M/W=πD^31-ν^2/32=

1.8×10^6×π×

0.8^31-

0.3^2/32=113MPa材料许用应力[σ]=σs/n=345/

2.5=138MPa，故满足要求

2.某压力管道法兰连接，管道直径600mm，壁厚15mm，设计压力

2.0MPa，材料16MnR，计算该管道法兰连接的垫片密封力矩应如何确定？（假设垫片系数Y=150，法兰宽度b=50mm，法兰厚度h=20mm）【答案】计算步骤

（1）计算垫片接触面积A=πD-bh=π

0.6-

0.05×

0.02=

0.034m^2

（2）计算垫片密封力矩Mp=Y×A×σ=150×

0.034×

2.0×10^6=

1.02×10^6N·mm=1020kN·m

（3）校核法兰强度法兰计算应力σ=Mp/W=πD^31-ν^2/32=1020×10^6×π×

0.6^31-

0.3^2/32=384MPa材料许用应力[σ]=σs/n=345/

1.5=230MPa，故满足要求

八、标准答案

一、单选题

1.D

2.A

3.B

4.B

5.B

6.C

7.C

8.C

9.B

10.A

二、多选题

1.A、B、C、D、E

2.A、B、C

3.A、B、C、D、E

4.A、B

5.A、B、C、D、E

三、填空题

1.材料屈服强度；安全系数

2.摩擦系数；水平均布荷载

3.弯矩；截面模量

4.

15.

1.2；

3.0

四、判断题

1.（×）

2.（×）

3.（√）

4.（×）

5.（√）

五、简答题

1.见简答题部分

2.见简答题部分

3.见简答题部分

六、分析题

1.见分析题部分

2.见分析题部分

七、综合应用题

1.见综合应用题部分

2.见综合应用题部分

八、标准答案（已包含在前面各题答案中）。