《圓筒型強(qiáng)度計(jì)算》PPT課件.ppt

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化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ),2008年期末復(fù)習(xí)綱要,與化工相關(guān)非機(jī)械類專業(yè)的選修課程；主要化工設(shè)備的機(jī)械知識(shí)和化工設(shè)備設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)。,內(nèi)容,內(nèi)容2：動(dòng)力學(xué)，第8-13章，（第18章）,第一部分：化工材料,材料與物料區(qū)別，本課程中所指的材料主要是用于工程結(jié)構(gòu)、承受機(jī)械力的材料。承載能力（承受載荷）：強(qiáng)度：抵抗斷裂的能力；剛度：提抗變形能力（往往指彈性變性）穩(wěn)定性：大變形，結(jié)構(gòu)形狀發(fā)生明顯變化。在材料力學(xué)部分和化工容器這兩大部分哪些章節(jié)講述這些指標(biāo)？計(jì)算公式如何？和解題思路,涉及：材料機(jī)械性能表征指標(biāo)、測(cè)試方法、典型化工材料與材料熱處理,第一部分：續(xù),材料力學(xué)性能測(cè)試：標(biāo)準(zhǔn)試樣：拉伸試樣2種（圓截面，矩形截面），壓縮試驗(yàn)1種測(cè)試方法：試樣在試驗(yàn)機(jī)上夾緊，緩慢加載加載，記錄載荷、變形拉伸曲線，應(yīng)力-應(yīng)變曲線：4個(gè)階段，如何從應(yīng)力-應(yīng)變曲線上求得材料性能指標(biāo)，最多有幾個(gè)，2類力學(xué)性能指標(biāo)中各有幾個(gè)指標(biāo)塑性材料與脆性材料概念材料的基本性能：常溫、靜載,四種典型的拉伸壓縮試驗(yàn)：典型塑性材料，拉伸典型塑性材料壓縮非典型塑性材料的拉伸脆性材料拉伸脆性材料壓縮典型塑性材料的拉伸與壓縮比較典型塑性材料拉伸與典型脆性材料壓縮比較非典型塑性材料的屈服極限問(wèn)題,圖2-13,高溫、靜載、短時(shí)間對(duì)材料的影響：力學(xué)性能與溫度的關(guān)系高溫、靜載、長(zhǎng)時(shí)間對(duì)材料的影響構(gòu)件的變形沒(méi)有受到限制：蠕變，結(jié)果是外力不變，變形隨時(shí)間增大；構(gòu)件的變形受到限制：應(yīng)力松弛，結(jié)果是構(gòu)件沒(méi)有變形，但能承受的外力逐漸減小蠕變、應(yīng)力松弛的影響：泄漏，斷裂虎克定律與材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系材料在外力作用下的變形的平面假設(shè)與材料試驗(yàn)的關(guān)系,第一部分：續(xù),化工材料化工行業(yè)的特點(diǎn)化工設(shè)備的材料要有哪些特點(diǎn)化工設(shè)備設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的聯(lián)系體現(xiàn)在哪些方面；化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)與工程制圖的關(guān)系：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)化工設(shè)備材料的選材應(yīng)該注意的問(wèn)題和選材基本原則；,化工材料的分類：鑄鐵：離心泵、壓縮機(jī)等用材；碳鋼：結(jié)構(gòu)鋼，普通碳鋼，優(yōu)質(zhì)碳鋼，壓力容器專用的優(yōu)質(zhì)碳鋼，常用的鋼材牌號(hào)合金鋼：不銹鋼，耐酸鋼，合金元素與防腐機(jī)制非金屬材料晶格類型與鋼材性能：三種晶胞/晶格特點(diǎn)；結(jié)晶過(guò)程：成核、成長(zhǎng)、結(jié)晶完成與晶界的形成化學(xué)中的結(jié)晶，重結(jié)晶、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度鋼（鐵與碳）的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,第一部分：續(xù),影響結(jié)晶過(guò)程因素：冷卻速度、碳含量、合金元素含量、雜質(zhì)含量；碳鋼的常見(jiàn)的4種結(jié)晶組織、性能；碳的狀態(tài)：化合、固溶4種組織的含碳量4種組織在鐵碳合金狀態(tài)中的位置：溫度與含碳量鐵碳合金狀態(tài)圖：繪制機(jī)理：平衡相圖，橫坐標(biāo)為含碳量，縱坐標(biāo)為為溫度，不同區(qū)域和線條表示不同相和結(jié)晶與再結(jié)晶曲線溫度碳鋼熱處理技術(shù)的基礎(chǔ)熱處理溫度升溫范圍與鐵碳合金狀態(tài)圖中的位置,碳鋼常用的熱處理：常見(jiàn)碳鋼的分類、牌號(hào)、品種與應(yīng)用場(chǎng)合；不銹鋼的定義、腐蝕機(jī)理；常見(jiàn)合金鋼的分類、牌號(hào)、品種與應(yīng)用場(chǎng)合；,第二部分：靜力學(xué)、材料力學(xué),力的效應(yīng)：外效應(yīng)：求外力，通過(guò)約束分類簡(jiǎn)化求外力；內(nèi)效應(yīng)：外力作用造成材料內(nèi)部有相互作用力，內(nèi)效應(yīng)是材料破壞的直接原因；根據(jù)外效應(yīng)的形式，分成4種基本變形，來(lái)求材料的內(nèi)效應(yīng)。求解內(nèi)效應(yīng)的方法：截面法：延續(xù)靜力學(xué)的平衡概念，內(nèi)力轉(zhuǎn)化為外力，來(lái)求解某個(gè)截面的內(nèi)力考慮內(nèi)力在截面上分布的必要性：應(yīng)力、正應(yīng)力、剪應(yīng)力為求解內(nèi)力沿著不同截面位置的變化情況，提出內(nèi)力圖、內(nèi)力圖的畫法，最大內(nèi)力截面,總體思路：工程問(wèn)題歸結(jié)為力學(xué)模型求外力（支座反力）內(nèi)力圖與最大內(nèi)力（內(nèi)力圖）數(shù)學(xué)模型（強(qiáng)度條件公式、剛度條件公式）三類問(wèn)題使用限制說(shuō)明靜力學(xué)約束、研究對(duì)象、分離體、受力圖（解除約束與加上約束反力的關(guān)系）、平衡方程平面匯交力學(xué)：只能求解2個(gè)未知數(shù)平面一般問(wèn)題：能求解3個(gè)未知數(shù)力矩與力偶問(wèn)題,第二部分：續(xù),桿的拉伸與壓縮：強(qiáng)度和剛度的計(jì)算公式；三類問(wèn)題概念和解決方法；拉伸與壓縮的虎克定律；,強(qiáng)度條件：,剛度條件：,胡克定律：,桿件變形計(jì)算公式：,第二部分：續(xù),平面彎曲：平面彎曲構(gòu)成；梁的形式和載荷分類；受常見(jiàn)載荷的常見(jiàn)梁的內(nèi)力的求法和內(nèi)力圖；梁的中心線、截面、橫截面、中性層、中性面、純彎曲；內(nèi)力方向的規(guī)定；強(qiáng)度計(jì)算公式和剛度計(jì)算公式；圓形截面、矩形截面和型鋼的截面的慣性距；梁彎曲三類問(wèn)題、求解的公式變形與解題思路；,強(qiáng)度計(jì)算公式：,強(qiáng)度條件：,近似繞曲線方程的推導(dǎo)：,由微積分學(xué)推導(dǎo)，曲線yf(x)上任一點(diǎn)的曲率為：,得到繞曲線近似方程：,取正,取負(fù),平面彎曲量的剛度條件：,第二部分：續(xù),剪切：涉及剪切強(qiáng)度和擠壓?jiǎn)栴}；焊縫的剪切強(qiáng)度計(jì)算；,剪應(yīng)力計(jì)算公式：,橫截面上的內(nèi)力：剪力，N,橫截面的面積，m2,剪應(yīng)力，MPa,剪切強(qiáng)度條件：,許用剪應(yīng)力，MPa,擠壓力，N,擠壓面積，m2,擠壓應(yīng)力sjy的計(jì)算公式，假設(shè)在接觸面上均勻分布：,擠壓許用應(yīng)力，Mpa，規(guī)定：,焊縫強(qiáng)度計(jì)算（按剪切）：,剪應(yīng)力,焊縫長(zhǎng)度,板厚度,拉力,扭轉(zhuǎn)：扭轉(zhuǎn)的扭距與第一章涉及的力偶概念、平面彎曲章節(jié)涉及的力距這三個(gè)概念之間的區(qū)別與聯(lián)系；內(nèi)力圖與方向規(guī)定；簿壁圓筒的扭轉(zhuǎn)與剪應(yīng)力互等、剪切的虎克定律；扭轉(zhuǎn)問(wèn)題的強(qiáng)度、剛度計(jì)算公式,扭距的方向：右手螺旋法則，拇指向外為正。外力偶距的計(jì)算：,由電機(jī)產(chǎn)生的力偶距計(jì)算：,電機(jī)功率，w,扭距，Nm,角速度，弧度/秒，rad/s,角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：,扭距m0:,kNm,電機(jī)功率，kW,電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min，也叫rpm,剪切虎克定律：,剪切彈性模量，MPa,剪應(yīng)變，,當(dāng)剪應(yīng)力不超過(guò)材料的剪切比例極限p，剪應(yīng)力與剪應(yīng)變成正比。,拉伸彈性模量E與剪切彈性模量G的關(guān)系：,拉伸彈性模量,泊松系數(shù),第三部分：壓力容器,基本概念：壓力容器的組成、分類方法；壓力容器的設(shè)計(jì)方法；公稱直徑和公稱壓力；內(nèi)壓容器：簿壁容器，強(qiáng)度理論與簿壁容器圓筒的壁厚計(jì)算公式；掌握?qǐng)A筒和球的壁厚計(jì)算公式；熟練掌握計(jì)算公式參數(shù)的含義和選用方法；壁厚計(jì)算與壓力試驗(yàn)；三類問(wèn)題概念；各種厚度概念；常見(jiàn)封頭的類型；,6.3內(nèi)壓簿壁殼體的厚度設(shè)計(jì),由第三強(qiáng)度理論，得到筒體的強(qiáng)度條件公式：,由上式得到理論計(jì)算厚度：,理論計(jì)算壁厚,筒體內(nèi)徑,設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力,縱向焊縫系數(shù),D,Di,d,c,筒體設(shè)計(jì)厚度dd：,壁厚附加量,水壓實(shí)驗(yàn)：,三類問(wèn)題：,設(shè)計(jì)問(wèn)題：,校核問(wèn)題：,設(shè)計(jì)載荷問(wèn)題：,第三部分：續(xù),外壓容器：穩(wěn)定性和外壓容器的穩(wěn)定性概念；了解外壓容器的計(jì)算方法；解析法和圖解法，解析法的計(jì)算流程和核心問(wèn)題；比較外壓圓筒的穩(wěn)定性計(jì)算與平面彎曲章節(jié)的強(qiáng)度計(jì)算的區(qū)別；加強(qiáng)圈的作用和加強(qiáng)圈的計(jì)算；,長(zhǎng)圓筒許用壓力計(jì)算公式,長(zhǎng)圓筒的壁厚設(shè)計(jì)公式：,臨界長(zhǎng)度Lcr：是圓筒的“長(zhǎng)”和“短”的區(qū)分長(zhǎng)度。一般認(rèn)為，長(zhǎng)圓筒的兩端封頭對(duì)中央筒體部分沒(méi)有支撐作用，而短圓筒則兩端封頭有支撐筒體作用。,短圓筒的許用壓力計(jì)算公式：,短圓筒的壁厚設(shè)計(jì)公式：,長(zhǎng)圓筒：短圓筒：,上式變形：,得到：,比較虎克定律：,第三部分：續(xù),零部件法蘭：組成、密封原理、分類特點(diǎn)、選用計(jì)算；如何選用；人孔、開(kāi)孔與補(bǔ)強(qiáng)：人孔作用、開(kāi)孔的應(yīng)力集中概念；邊緣應(yīng)力；補(bǔ)強(qiáng)方法和計(jì)算；支座：支座分類；應(yīng)用場(chǎng)合和特點(diǎn)；接管：見(jiàn)化工材料章節(jié)第二十一章內(nèi)容,