圆筒型强计算.pptx

与化工相关非机械类专业的选修课程；主要化工设备的机械知识和化工设备设计的专业知识。化工材料基础知识：2.3节，第7章静力学与材料力学：第1-6章，压力容器：第14-16章内容内容2：动力学，第8-13章，（第18章）第一部分：化工材料1.材料与物料区别，本课程中所指的材料主要是用于工程结构、承受机械力的材料。2.承载能力（承受载荷）：p强度：抵抗断裂的能力；p刚度：提抗变形能力（往往指弹性变性）p稳定性：大变形，结构形状发生明显变化。p在材料力学部分和化工容器这两大部分哪些章节讲述这些指标？p计算公式如何？和解题思路涉及：材料机械性能表征指标、测试方法、典型化工材料与材料热处理第一部分：续1.材料力学性能测试：p标准试样：拉伸试样2种（圆截面，矩形截面），压缩试验1种p测试方法：试样在试验机上夹紧，缓慢加载加载，记录载荷、变形p拉伸曲线，应力-应变曲线：4个阶段，如何从应力-应变曲线上求得材料性能指标，最多有几个，2类力学性能指标 中各有几个指标p塑性材料与脆性材料概念p材料的基本性能：常温、静载p四种典型的拉伸压缩试验：p典型塑性材料，拉伸p典型塑性材料压缩p非典型塑性材料的拉伸p脆性材料拉伸p脆性材料压缩p典型塑性材料的拉伸与压缩比较p典型塑性材料拉伸与典型脆性材料压缩比较p非典型塑性材料的屈服极限问题图2-13p高温、静载、短时间对材料的影响：力学性能与温度的关系p高温、静载、长时间对材料的影响p构件的变形没有受到限制：蠕变，结果是外力不变，变形随时间增大；p构件的变形受到限制：应力松弛，结果是构件没有变形，但能承受的外力逐渐减小p蠕变、应力松弛的影响：泄漏，断裂p虎克定律与材料力学实验的关系p材料在外力作用下的变形的平面假设与材料试验的关系第一部分：续2.化工材料化工材料 p化工行业的特点p化工设备的材料要有哪些特点p化工设备设计与工艺设计的联系体现在哪些方面；p化工设备的机械设计与工程制图的关系：结构设计与机械设计p化工设备材料的选材应该注意的问题和选材基本原则；p化工材料的分类：p铸铁：离心泵、压缩机等用材；p碳钢：结构钢，普通碳钢，优质碳钢，压力容器专用的优质碳钢，常用的钢材牌号p合金钢：不锈钢，耐酸钢，合金元素与防腐机制p非金属材料p晶格类型与钢材性能：三种晶胞/晶格特点；结晶过程：成核、成长、结晶完成与晶界的形成化学中的结晶，重结晶、同素异构转变纯铁的同素异构转变温度钢（铁与碳）的同素异构转变第一部分：续p影响结晶过程因素：冷却速度、碳含量、合金元素含量、杂质含量；p碳钢的常见的4种结晶组织、性能；p碳的状态：化合、固溶p4种组织的含碳量p4种组织在铁碳合金状态中的位置：温度与含碳量p铁碳合金状态图：p绘制机理：平衡相图，横坐标为含碳量，纵坐标为为温度，不同区域和线条表示不同相和结晶与再结晶曲线温度p碳钢热处理技术的基础p热处理温度升温范围与铁碳合金状态图中的位置p碳钢常用的热处理：p常见碳钢的分类、牌号、品种与应用场合；p不锈钢的定义、腐蚀机理；p常见合金钢的分类、牌号、品种与应用场合；第二部分：静力学、材料力学1.力的效应：外效应：求外力，通过约束分类简化求外力；内效应：外力作用造成材料内部有相互作用力，内效应是材料破坏的直接原因；根据外效应的形式，分成4种基本变形，来求材料的内效应。求解内效应的方法：截面法：延续静力学的平衡概念，内力转化为外力，来求解某个截面的内力考虑内力在截面上分布的必要性：应力、正应力、剪应力为求解内力沿着不同截面位置的变化情况，提出内力图、内力图的画法，最大内力截面2.总体思路：工程问题归结为力学模型求外力（支座反力）内力图与最大内力（内力图）数学模型（强度条件公式、刚度条件公式）三类问题使用限制说明3.静力学约束、研究对象、分离体、受力图（解除约束与加上约束反力的关系）、平衡方程平面汇交力学：只能求解2个未知数平面一般问题：能求解3个未知数力矩与力偶问题第二部分：续4.杆的拉伸与压缩：强度和刚度的计算公式；三类问题概念和解决方法；拉伸与压缩的虎克定律；强度条件：刚度条件：胡克定律：杆件变形计算公式：第二部分：续5.平面弯曲：平面弯曲构成；梁的形式和载荷分类；受常见载荷的常见梁的内力的求法和内力图；梁的中心线、截面、横截面、中性层、中性面、纯弯曲；内力方向的规定；强度计算公式和刚度计算公式；圆形截面、矩形截面和型钢的截面的惯性距；梁弯曲三类问题、求解的公式变形与解题思路；强度计算公式：强度条件：近似绕曲线方程的推导：由微积分学推导，曲线yf(x)上任一点的曲率为：得到绕曲线近似方程：取正取负平面弯曲量的刚度条件：第二部分：续6.剪切：涉及剪切强度和挤压问题；焊缝的剪切强度计算；剪应力计算公式：横截面上的内力：剪力，N横截面的面积，m2剪应力，MPa剪切强度条件剪切强度条件：许用剪应力，MPa挤压力，N挤压面积，m2挤压应力sjy的计算公式，假设在接触面上均匀分布：挤压许用应力，Mpa，规定：焊缝强度计算（按剪切）：剪应力焊缝长度板厚度拉力7.扭转：扭转的扭距与第一章涉及的力偶概念、平面弯曲章节涉及的力距这三个概念之间的区别与联系；内力图与方向规定；簿壁圆筒的扭转与剪应力互等、剪切的虎克定律；扭转问题的强度、刚度计算公式扭距的方向：右手螺旋法则，拇指向外为正。外力偶距的计算：由电机产生的力偶距计算：电机功率，w扭距，Nm角速度，弧度/秒，rad/s角速度与转速的关系：扭距m0:kNm电机功率，kW电机转速，r/min，也叫rpm剪切虎克定律：剪切弹性模量，MPa剪应变，当剪应力不超过材料的剪切比例极限p，剪应力与剪应变成正比。拉伸弹性模量E与剪切弹性模量G的关系：拉伸弹性模量泊松系数第三部分：压力容器1.基本概念：压力容器的组成、分类方法；压力容器的设计方法；公称直径和公称压力；2.内压容器：簿壁容器，强度理论与簿壁容器圆筒的壁厚计算公式；掌握圆筒和球的壁厚计算公式；熟练掌握计算公式参数的含义和选用方法；壁厚计算与压力试验；三类问题概念；各种厚度概念；常见封头的类型；6.3 内压簿壁壳体的厚度设计内压簿壁壳体的厚度设计由第三强度理论，得到筒体的强度条件公式：由上式得到理论计算厚度：理论计算壁厚筒体内径设计温度下的许用应力纵向焊缝系数DDidc筒体设计厚度dd：壁厚附加量水压实验：三类问题：设计问题：校核问题：设计载荷问题：第三部分：续3.外压容器：稳定性和外压容器的稳定性概念；了解外压容器的计算方法；解析法和图解法，解析法的计算流程和核心问题；比较外压圆筒的稳定性计算与平面弯曲章节的强度计算的区别；加强圈的作用和加强圈的计算；长圆筒许用压力计算公式长圆筒的壁厚设计公式：临界长度Lcr：是圆筒的“长”和“短”的区分长度。一般认为，长圆筒的两端封头对中央筒体部分没有支撑作用，而短圆筒则两端封头有支撑筒体作用。短圆筒的许用压力计算公式：短圆筒的壁厚设计公式：长圆筒：短圆筒：上式变形：得到：比较虎克定律：第三部分：续4.零部件法兰：组成、密封原理、分类特点、选用计算；如何选用；人孔、开孔与补强：人孔作用、开孔的应力集中概念；边缘应力；补强方法和计算；支座：支座分类；应用场合和特点；接管：见化工材料章节第二十一章内容