《圓筒型強度計算》PPT課件.ppt

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《化工設備機械基礎》,2008年期末復習綱要,與化工相關非機械類專業(yè)的選修課程；主要化工設備的機械知識和化工設備設計的專業(yè)知識。,內容,內容2：動力學，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構、承受機械力的材料。承載能力（承受載荷）：強度：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，結構形狀發(fā)生明顯變化。在材料力學部分和化工容器這兩大部分哪些章節(jié)講述這些指標？計算公式如何？和解題思路,涉及：材料機械性能表征指標、測試方法、典型化工材料與材料熱處理,第一部分：續(xù),材料力學性能測試：標準試樣：拉伸試樣2種（圓截面，矩形截面），壓縮試驗1種測試方法：試樣在試驗機上夾緊，緩慢加載加載，記錄載荷、變形拉伸曲線，應力-應變曲線：4個階段，如何從應力-應變曲線上求得材料性能指標，最多有幾個，2類力學性能指標中各有幾個指標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：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題,圖2-13,,高溫、靜載、短時間對材料的影響：力學性能與溫度的關系高溫、靜載、長時間對材料的影響構件的變形沒有受到限制：蠕變，結果是外力不變，變形隨時間增大；構件的變形受到限制：應力松弛，結果是構件沒有變形，但能承受的外力逐漸減小蠕變、應力松弛的影響：泄漏，斷裂虎克定律與材料力學實驗的關系材料在外力作用下的變形的平面假設與材料試驗的關系,第一部分：續(xù),化工材料化工行業(yè)的特點化工設備的材料要有哪些特點化工設備設計與工藝設計的聯系體現在哪些方面；化工設備的機械設計與工程制圖的關系：結構設計與機械設計化工設備材料的選材應該注意的問題和選材基本原則；,,化工材料的分類：鑄鐵：離心泵、壓縮機等用材；碳鋼：結構鋼，普通碳鋼，優(yōu)質碳鋼，壓力容器專用的優(yōu)質碳鋼，常用的鋼材牌號合金鋼：不銹鋼，耐酸鋼，合金元素與防腐機制非金屬材料晶格類型與鋼材性能：三種晶胞/晶格特點；結晶過程：成核、成長、結晶完成與晶界的形成化學中的結晶，重結晶、同素異構轉變純鐵的同素異構轉變溫度鋼（鐵與碳）的同素異構轉變,第一部分：續(xù),影響結晶過程因素：冷卻速度、碳含量、合金元素含量、雜質含量；碳鋼的常見的4種結晶組織、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：繪制機理：平衡相圖，橫坐標為含碳量，縱坐標為為溫度，不同區(qū)域和線條表示不同相和結晶與再結晶曲線溫度碳鋼熱處理技術的基礎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：常見碳鋼的分類、牌號、品種與應用場合；不銹鋼的定義、腐蝕機理；常見合金鋼的分類、牌號、品種與應用場合；,第二部分：靜力學、材料力學,力的效應：外效應：求外力，通過約束分類簡化求外力；內效應：外力作用造成材料內部有相互作用力，內效應是材料破壞的直接原因；根據外效應的形式，分成4種基本變形，來求材料的內效應。求解內效應的方法：截面法：延續(xù)靜力學的平衡概念，內力轉化為外力，來求解某個截面的內力考慮內力在截面上分布的必要性：應力、正應力、剪應力為求解內力沿著不同截面位置的變化情況，提出內力圖、內力圖的畫法，最大內力截面,,總體思路：工程問題→歸結為力學模型→求外力（支座反力）→內力圖與最大內力（內力圖）→數學模型（強度條件公式、剛度條件公式）→三類問題→使用限制說明靜力學約束、研究對象、分離體、受力圖（解除約束與加上約束反力的關系）、平衡方程平面匯交力學：只能求解2個未知數平面一般問題：能求解3個未知數力矩與力偶問題,第二部分：續(xù),桿的拉伸與壓縮：強度和剛度的計算公式；三類問題概念和解決方法；拉伸與壓縮的虎克定律；,強度條件：,剛度條件：,胡克定律：,,桿件變形計算公式：,第二部分：續(xù),平面彎曲：平面彎曲構成；梁的形式和載荷分類；受常見載荷的常見梁的內力的求法和內力圖；梁的中心線、截面、橫截面、中性層、中性面、純彎曲；內力方向的規(guī)定；強度計算公式和剛度計算公式；圓形截面、矩形截面和型鋼的截面的慣性距；梁彎曲三類問題、求解的公式變形與解題思路；,強度計算公式：,強度條件：,近似繞曲線方程的推導：,由微積分學推導，曲線y＝f(x)上任一點的曲率為：,得到繞曲線近似方程：,,,,取正,取負,平面彎曲量的剛度條件：,第二部分：續(xù),剪切：涉及剪切強度和擠壓問題；焊縫的剪切強度計算；,剪應力計算公式：,,,橫截面上的內力：剪力，N,橫截面的面積，m2,剪應力，MPa,,,剪切強度條件：,許用剪應力，MPa,,,擠壓力，N,擠壓面積，m2,擠壓應力sjy的計算公式，假設在接觸面上均勻分布：,擠壓許用應力，Mpa，規(guī)定：,,,,焊縫強度計算（按剪切）：,,剪應力,焊縫長度,板厚度,拉力,,,,,扭轉：扭轉的扭距與第一章涉及的力偶概念、平面彎曲章節(jié)涉及的力距這三個概念之間的區(qū)別與聯系；內力圖與方向規(guī)定；簿壁圓筒的扭轉與剪應力互等、剪切的虎克定律；扭轉問題的強度、剛度計算公式,扭距的方向：右手螺旋法則，拇指向外為正。外力偶距的計算：,由電機產生的力偶距計算：,,電機功率，w,扭距，Nm,,角速度，弧度/秒，rad/s,,角速度與轉速的關系：,扭距m0:,kNm,電機功率，kW,電機轉速，r/min，也叫rpm,,,,剪切虎克定律：,,剪切彈性模量，MPa,剪應變，－,,當剪應力τ不超過材料的剪切比例極限τp，剪應力τ與剪應變γ成正比。,拉伸彈性模量E與剪切彈性模量G的關系：,,拉伸彈性模量,,泊松系數,第三部分：壓力容器,基本概念：壓力容器的組成、分類方法；壓力容器的設計方法；公稱直徑和公稱壓力；內壓容器：簿壁容器，強度理論與簿壁容器圓筒的壁厚計算公式；掌握圓筒和球的壁厚計算公式；熟練掌握計算公式參數的含義和選用方法；壁厚計算與壓力試驗；三類問題概念；各種厚度概念；常見封頭的類型；,6.3內壓簿壁殼體的厚度設計,,,,,,,,由第三強度理論，得到筒體的強度條件公式：,由上式得到理論計算厚度：,,理論計算壁厚,,筒體內徑,,設計溫度下的許用應力,,縱向焊縫系數,,,,D,,Di,,d,,c,筒體設計厚度dd：,,壁厚附加量,水壓實驗：,三類問題：,設計問題：,校核問題：,設計載荷問題：,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；了解外壓容器的計算方法；解析法和圖解法，解析法的計算流程和核心問題；比較外壓圓筒的穩(wěn)定性計算與平面彎曲章節(jié)的強度計算的區(qū)別；加強圈的作用和加強圈的計算；,長圓筒許用壓力計算公式,長圓筒的壁厚設計公式：,臨界長度Lcr：是圓筒的“長”和“短”的區(qū)分長度。一般認為，長圓筒的兩端封頭對中央筒體部分沒有支撐作用，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算公式：,短圓筒的壁厚設計公式：,長圓筒：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、選用計算；如何選用；人孔、開孔與補強：人孔作用、開孔的應力集中概念；邊緣應力；補強方法和計算；支座：支座分類；應用場合和特點；接管：見化工材料章節(jié)第二十一章內容,