圓筒型強計算

會計學(xué)1圓筒型強計算第一部分：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(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？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1頁/共42頁第一部分：續(xù)材料力學(xué)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(yīng)力-應(yīng)變曲線：4個階段，如何從應(yīng)力-應(yīng)變曲線上求得材料性能指標，最多有幾個，2類力學(xué)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、靜載第2頁/共42頁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第3頁/共42頁圖2-13第4頁/共42頁第5頁/共42頁第6頁/共42頁高溫、靜載、短時間對材料的影響：力學(xué)性能與溫度的關(guān)系高溫、靜載、長時間對材料的影響構(gòu)件的變形沒有受到限制：蠕變，結(jié)果是外力不變，變形隨時間增大；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)實驗的關(guān)系材料在外力作用下的變形的平面假設(shè)與材料試驗的關(guān)系第7頁/共42頁第8頁/共42頁第一部分：續(xù)化工材料

化工行業(yè)的特點化工設(shè)備的材料要有哪些特點化工設(shè)備設(shè)計與工藝設(shè)計的聯(lián)系體現(xiàn)在哪些方面；化工設(shè)備的機械設(shè)計與工程制圖的關(guān)系：結(jié)構(gòu)設(shè)計與機械設(shè)計化工設(shè)備材料的選材應(yīng)該注意的問題和選材基本原則；第9頁/共42頁化工材料的分類：鑄鐵：離心泵、壓縮機等用材；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(jié)晶過程：成核、成長、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10頁/共42頁第一部分：續(xù)影響結(jié)晶過程因素：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(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)圖中的位置第11頁/共42頁第12頁/共42頁碳鋼常用的熱處理：常見碳鋼的分類、牌號、品種與應(yīng)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(yīng)用場合；第13頁/共42頁第二部分：靜力學(xué)、材料力學(xué)力的效應(yīng)：外效應(yīng)：求外力，通過約束分類簡化求外力；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，來求解某個截面的內(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)力截面第14頁/共42頁總體思路：工程問題→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（強度條件公式、剛度條件公式）→三類問題→使用限制說明靜力學(xué)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(guān)系）、平衡方程平面匯交力學(xué)：只能求解2個未知數(shù)平面一般問題：能求解3個未知數(shù)力矩與力偶問題第15頁/共42頁第二部分：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；第16頁/共42頁強度條件：剛度條件：胡克定律：桿件變形計算公式：第17頁/共42頁第二部分：續(xù)平面彎曲：平面彎曲構(gòu)成；梁的形式和載荷分類；受常見載荷的常見梁的內(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；第18頁/共42頁第19頁/共42頁強度計算公式：強度條件：第20頁/共42頁第21頁/共42頁近似繞曲線方程的推導(dǎo)：由微積分學(xué)推導(dǎo)，曲線y＝f(x)上任一點的曲率為：得到繞曲線近似方程：取正取負第22頁/共42頁平面彎曲量的剛度條件：第23頁/共42頁第二部分：續(xù)剪切：涉及剪切強度和擠壓問題；焊縫的剪切強度計算；第24頁/共42頁剪應(yīng)力計算公式：橫截面上的內(nèi)力：剪力，N橫截面的面積，m2剪應(yīng)力，MPa剪切強度條件：許用剪應(yīng)力，MPa第25頁/共42頁擠壓力，N擠壓面積，m2擠壓應(yīng)力sjy的計算公式，假設(shè)在接觸面上均勻分布：擠壓許用應(yīng)力，Mpa，規(guī)定：第26頁/共42頁焊縫強度計算（按剪切）：剪應(yīng)力焊縫長度板厚度拉力第27頁/共42頁扭轉(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)問題的強度、剛度計算公式第28頁/共42頁扭距的方向：右手螺旋法則，拇指向外為正。外力偶距的計算：由電機產(chǎn)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(zhuǎn)速的關(guān)系：扭距m0:kNm電機功率，kW電機轉(zhuǎn)速，r/min，也叫rpm第29頁/共42頁剪切虎克定律：剪切彈性模量，MPa剪應(yīng)變，－當剪應(yīng)力τ不超過材料的剪切比例極限τp，剪應(yīng)力τ與剪應(yīng)變γ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30頁/共42頁第31頁/共42頁第32頁/共42頁第三部分：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)計方法；公稱直徑和公稱壓力；內(nèi)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(shù)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；第33頁/共42頁§6.3內(nèi)壓簿壁殼體的厚度設(shè)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(nèi)徑設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力縱向焊縫系數(shù)DDidc第34頁/共42頁筒體設(shè)計厚度dd：壁厚附加量水壓實驗：第35頁/共42頁三類問題：設(shè)計問題：校核問題：設(shè)計載荷問題：第36頁/共42頁第三部分：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；第37頁/共42頁長圓筒許用壓力計算公式長圓筒的壁厚設(shè)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。第38頁/共42頁短圓筒的許用壓力計算公式：短圓筒的壁厚設(shè)計公式：第39頁