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化工设备机械基础 第一章 静力分析 第二章 直杆的拉伸与压缩 第三章 直梁的弯曲 第四章 应力状态与强度理论 第五章 化工设备用材料 第六章 化工设备设计概论 第七章 内压薄壁容器的应力分析 第八章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计 第九章 外压薄壁圆筒与封头的设计 第十章 容器零部件 第十一章 塔设备设计 第一章 静力分析（刚体） 1.力的概念及性质： 力：物体之间的相互机械作用；效应：运动状态发生改变；产生变形。 力的成对性(作用力与反作用力)；二力平衡条件（二力构件及二力杆）；力的可传性； 力的可合性和可分解性（三力汇交平衡定理）； 2.约束与约束反力 柔软体、光滑面、圆柱铰链支座（固定，活动）、固定端 3.受力图 取分离体(分析对象)，解除约束，在被约束处代之以约束反力；画上主动力。 第一章 静力分析（刚体） 4.平面汇交力系的平衡条件－解析法 4.1 合力投影定理：力系的合力在某一轴上的投影，等于该力系中的各力在同一轴上投影的代数和。 4.2 平面汇交力系平衡的充要条件是合力为零： ∑Fx=0 ∑Fy =0 4.3 平面汇交力系平衡问题的求解步骤： ⑴ 根据题意，选取适当的构件作为研究对象，并解除约束，使之成为分离体，分离体可以为一个构件，也可以是几个构件的组合，甚至是整个物体。 ⑵ 对分离体进行受力分析，正确画出受力图。 【注意】根据约束的性质确定约束反力的方向，若约束反力的指向预先不能确定可以任意假定，然后再根据计算结果的正或负值，确定约束反力的实际指向，要会判断，要注意作用力与反作用力的关系，会正确运用三力平衡汇交定理。 ⑶ 建立坐标系，列平衡方程。 坐标轴选取时应使投影计算方便，一般应使坐标轴与较多的力平行或垂直。平衡方程最好只含一个未知量，以避免解联立方程。 第一章 静力分析（刚体） 5.平面力偶系的合成与平衡条件 力矩：度量力转动效应的物理量；符号规定（逆时针：正） 力偶：大小相等、方向相反、作用线不重合的两平行力组成的力系 力偶矩：力F和力偶臂的乘积F·h来度量力偶引起的转动效应 力偶性质：无合力、转动效应与矩心位置无关、等效性； 平面力偶系合成：一平面内的多个力偶可以合成为一个合力偶，其合力偶矩等于原力偶系中各力偶矩的代数和； 平衡条件：力偶系中各力偶矩的代数和等于零－ ∑mi =0 第一章 静力分析（刚体） 6.平面一般力系的合成与平衡条件 力的平移定理：作用在物体上某点的力，可以平行移动到该物体上的任意一点A，但必须同时附加一个力偶，这个附加力偶的力偶矩等于原力对点A之矩。 平衡条件：主矢和力系对其作用面内任一点的主矩均为零 基本形式：∑Fx=0，∑Fy=0，∑Mo(F)=0 二矩式方程：∑Fx=0，∑MA=0，∑MB=0 ［注意］A、B是平面内的任意两个点，但A、B两点的连线不能垂直于x轴。 三矩式方程： ∑MA=0，∑MB=0，∑MC=0 ［注意］ A、B、C是平面内不共线的三个任意点。 第一章 静力分析（刚体） ［例题］图示结构由曲梁ABCD及杆CE、BE和GE构成，A、B、C、E、G均为铰接。已知F=20kN，均布载荷q=10kN／m，M=20kN·m，a=2m。试求A、G处的反力及杆BE、CE所受之力。 第一章 静力分析（刚体） 解: (1)分别取ABCD与GE为分离体，画出图示受力图； (2)列平衡方程： ∑MA=0 ∑MG=0 联立方程组求解可得BE、CE受力 构件ABCD列力平衡方程可求A点约束反力 ∑Fx=0 ∑Fy=0 构件GE列力平衡方程可求G点约束反力 ∑Fx=0 ∑Fy=0 第二章 拉伸与压缩(变形体－杆) 1.杆件的基本变形 拉伸或压缩 、弯曲、剪切、 扭转 2.内力的概念 工程力学上把构件不受外力作用时的内力看作是零，而把外力作用后引起的内力变化量（附加内力）。内力可以是力，也可以是力偶。 截面法求内力 ⑴ 在所求内力的截面处，假想地用一平面将杆件切成两段； ⑵ 取任一段为研究对象，而把另一段对该段的作用以内力代替，并在截面上画出，使其与作用在该段上的外力相平衡； ⑶ 利用静力平衡方程求解内力。 ⑷ 画轴力图 第二章 拉伸与压缩(变形体－杆) 3.轴向拉压时的应力 应力：就是指作用在单位面积上的内力值，它表示内力在某点处的集度。（N／m2）＝帕(Pa)、兆帕（MPa） 正应力：垂直于横截面的应力分量，用σ表示；拉为正 剪应力：平行于横截面的应力分量，用τ表示。顺时针为正 4. 拉压时的强度条件 强度校核 设计截面尺寸 确定许可载荷 第二章 拉伸与压缩(变形体－杆) 5. 虎克定律 基本形式：直杆受轴向拉伸或压缩时，若其横截面上的应力未超过某一限度时，则纵向应变与正应力成正比 σ=Eε