《圆筒型强度计算》PPT课件.ppt

化工设备机械基础,2008年期末复习纲要,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。,内容,内容2：动力学，第8-13章，（第18章）,第一部分：化工材料,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。承载能力（承受载荷）：强度：抵抗断裂的能力；刚度：提抗变形能力（往往指弹性变性）稳定性：大变形，结构形状发生明显变化。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？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,材料力学性能测试：标准试样：拉伸试样2种（圆截面，矩形截面），压缩试验1种测试方法：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塑性材料与脆性材料概念材料的基本性能：常温、静载,四种典型的拉伸压缩试验：典型塑性材料，拉伸典型塑性材料压缩非典型塑性材料的拉伸脆性材料拉伸脆性材料压缩典型塑性材料的拉伸与压缩比较典型塑性材料拉伸与典型脆性材料压缩比较非典型塑性材料的屈服极限问题,图2-13,高温、静载、短时间对材料的影响：力学性能与温度的关系高温、静载、长时间对材料的影响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；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蠕变、应力松弛的影响：泄漏，断裂虎克定律与材料力学实验的关系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,化工材料化工行业的特点化工设备的材料要有哪些特点化工设备设计与工艺设计的联系体现在哪些方面；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化工设备材料的选材应该注意的问题和选材基本原则；,化工材料的分类：铸铁：离心泵、压缩机等用材；碳钢：结构钢，普通碳钢，优质碳钢，压力容器专用的优质碳钢，常用的钢材牌号合金钢：不锈钢，耐酸钢，合金元素与防腐机制非金属材料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,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；碳钢的常见的4种结晶组织、性能；碳的状态：化合、固溶4种组织的含碳量4种组织在铁碳合金状态中的位置：温度与含碳量铁碳合金状态图：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碳钢热处理技术的基础热处理温度升温范围与铁碳合金状态图中的位置,碳钢常用的热处理：常见碳钢的分类、牌号、品种与应用场合；不锈钢的定义、腐蚀机理；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,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,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,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,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,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：,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,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,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；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,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,D,Di,d,c,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,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,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,