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第一篇力学基础 1

第一章刚体的受力分析及其平衡规律 1

第一节力的概念及其性质 2

一、力的概念 2

二、力的基本性质 2

第二节刚体的受力分析 5

一、约束和约束反力 5

二、刚体受力分析要领 8

一、平面汇交力系的简化 9

第三节平面汇交力系的简化与平衡 9

二、平面汇交力系的平衡条件 10

第四节力矩、力偶、力的平移定理 12

一、力矩的概念 12

二、力偶 13

三、力的平移定理——力与力偶的联系 14

第五节平面一般力系的简化与平衡 16

一、平面一般力系的简化 16

二、平面一般力系的平衡条件 16

三、固定端约束的受力分析 19

四、如何应用静力平衡方程 21

三、如何建立直角坐标系 21

五、静力学能够解决问题的范围 21

一、如何确定研究对象 21

第六节静力学问题求解方法小结 21

二、如何画分离体受力图 21

本章小结 22

一、学习要点 22

二、检测题 23

习题 24

一、变形与内力的概念 28

二、变形的度量 28

第一节弹性体的变形与内力 28

第二章金属的力学性能 28

三、直杆受拉（压）时的内力 29

四、受拉（压）直杆内的应力 31

第二节材料的力学性能 32

一、拉伸试验 32

二、压缩试验 37

三、温度对材料的力学性能的影响 38

四、金属的缺口冲击试验 40

五、硬度试验 41

六、弯曲试验 42

一、学习要点 43

本章小结 43

二、检测题 44

习题 45

第三章受拉（压）构件的强度计算与受剪切构件的实用计算 47

第一节受拉直杆的强度计算 47

一、强度条件的建立与许用应力的确定 47

二、强度条件应用举例 48

第二节拉（压）杆连接部分的剪切和挤压强度计算 49

一、剪切变形与剪力 49

二、连接零件剪切强度的实用计算 50

三、某些连接零件的挤压强度计算 51

本章小结 53

一、学习要点 53

二、检测题 54

习题 54

第四章直梁的弯曲 56

第一节弯曲概念与梁的分类 56

一、弯曲变形的宏观表现与实例 56

二、梁的几何形状和名称 56

三、梁上的外力、梁的支座及分类 57

一、梁横截面内的两种内力 59

第二节梁的内力分析 59

二、剪力与弯矩的计算 61

第三节纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件 66

一、梁横截面内任意指定点处的正应力 67

二、正应力的强度条件 71

三、梁的合理截面 75

第四节直梁弯曲时的剪应力 75

一、矩形截面梁 75

二、工字形截面梁 76

三、环形截面梁 76

四、实心圆截面梁 77

二、梁的弹性曲线 78

第五节梁的变形——梁弯曲时的位移 78

一、梁的挠度和转角 78

三、梁的刚度校核 79

本章小结 81

一、学习要点 81

二、应掌握的运算方法 83

习题 83

第五章圆轴的扭转 85

第一节圆轴扭转时所受外力的分析与计算 85

一、搅拌轴的三项功能 85

一、纯剪切 86

第二节纯剪切、角应变、剪切虎克定律 86

二、n、p、m之间的关系 86

二、角应变 88

三、剪切虎克定律 88

第三节圆轴在外力偶作用下的变形与内力 89

一、变形分析 89

二、扭转剪应力及其分布规律 89

四、扭矩与扭转变形d？/dx之间的关系 90

五、扭转剪应力的计算公式 90

三、横截面的内力矩——扭矩 90

六、扭转角的计算 91

第四节圆轴扭转时的强度条件与刚度条件 92

一、圆轴扭转时的强度条件 92

二、圆轴扭转时的刚度条件 92

本章小结 95

一、学习要点 95

二、检测题 96

习题 97

一、金属原子结构的特点与金属键 99

第一节金属的晶体结构 99

二、金属的晶体结构 99

第二篇压力容器 99

第六章压力容器与化工设备常用材料 99

第二节铁碳合金 100

一、什么是铁碳合金 100

二、铁碳平衡状态图 102

三、过冷奥氏体的恒温转变 103

四、钢的热处理 105

第三节碳素钢 107

一、碳钢的分类和牌号 107

二、碳钢的性能 108

三、碳钢的品种 108

二、低合金钢 113

第四节合金钢 113

一、合金元素对钢材性能的影响 113

三、高合金钢 118

第五节压力容器用钢板的检验 121

第六节锻件与紧固件 123

一、锻件 123

二、紧固件 125

第七节铸铁 127

一、铸铁的分类 127

二、灰铸铁 128

三、球墨铸铁 129

四、可锻铸铁 130

五、耐蚀铸铁 131

六、耐热铸铁 132

第八节铜及铜合金 133

一、加工铜 133

二、加工黄铜 133

三、青铜 134

四、白铜 135

五、铸造铜合金 135

第九节铝及铝合金 136

一、变形铝及铝合金的分类和牌号 136

六、铜及铜合金用于压力容器时的规定 136

二、变形铝及铝合金的性能和用途 138

第十节钛及钛合金 139

一、分类与牌号 139

二、性能特点 139

三、应用 140

习题 140

第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力与二次应力 142

第一节回转壳体中的薄膜应力 142

一、容器壳体的几何特点 142

二、回转壳体中的拉伸应力 144

一、平板的变形与内力分析 149

第二节圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力 149

二、弯曲应力与薄膜应力的比较和结论 151

第三节边界区内的二次应力 151

一、边界应力产生的原因 151

二、影响边界应力大小的因素 152

三、边界应力的性质 153

四、回转壳体内部的边界应力 154

第四节强度条件 154

一、对薄膜应力的限制 154

二、对一次弯曲应力的限制 158

三、对二次应力的限制 160

本章小结 161

一、学习要点 161

二、检测题 162

习题 163

第八章内压容器 164

第一节设计参数的确定 164

一、容器直径 164

二、工作压力与设计压力p 164

三、设计温度t 165

五、许用应力［σ］t 166

四、计算压力pc 166

六、焊接接头系数？ 171

第二节内压容器筒体与封头厚度的计算 171

一、内压圆筒的五种厚度及其确定方法 171

二、内压凸形封头厚度计算 175

三、内压锥形封头厚度计算 179

四、平板形封头 182

五、计算厚度的通用式 185

第三节在用压力容器的强度校核 185

一、在用压力容器强度校核的原则 185

二、强度校核的思路、公式和举例 186

三、在用压力容器的许用内压表 194

第四节容器筒体与封头的尺寸和质量 194

一、圆柱形筒体的容积、内表面积和质量 194

二、标准椭圆形封头的容积、内表面积和质量 196

三、锥形封头的几何量与质量 198

第五节容器壳体在材料使用上的规定 202

一、钢板用前的验收 202

二、压力容器在选材、用材上的规定 202

本章小结 204

一、学习要点 204

二、关于锥壳厚度计算方法的说明 205

三、检测题 206

习题 207

第九章外压容器与压杆的稳定计算 209

第一节稳定的概念与实例 209

一、稳定的概念 209

二、“稳定”问题实例 209

第二节外压圆筒环向稳定计算 210

一、临界压力的计算 210

二、材料的σ-ε曲线在稳定计算中的应用 212

三、许用外压的计算 213

一、外压球壳与凸形封头的稳定计算 224

第三节封头的稳定计算 224

二、外压带折边锥形封头的稳定计算 228

三、防止内压凸形封头失稳的规定 229

第四节真空容器加强圈的计算 230

一、真空容器加强圈所需最小截面惯性矩的计算 231

二、真空容器加强圈实际提供的截面惯性矩的计算 233

第五节压杆稳定计算简介 235

一、理想压杆的临界载荷 235

二、临界应力欧拉公式的适用范围 236

三、柔度λ＜λp的压杆临界应力的计算 238

四、压杆稳定的实用计算 239

一、什么情况下需要校核圆筒的轴向稳定性 242

二、轴向稳定许用应力的确定 242

第六节圆筒的轴向稳定校核 242

本章小结 244

一、学习要点 244

二、检测题 244

习题 245

一、法兰连接的密封原理 247

二、法兰连接受力分析及其实用结论 247

第一节压力容器法兰连接 247

第十章法兰连接 247

三、压力容器法兰标准 249

第二节管法兰连接 273

一、管法兰 273

二、密封垫片 286

三、紧固件 294

第十一章人孔、手孔、视镜和液面计 298

第一节人孔和手孔 298

一、容器上开设人孔、手孔的规定 298

二、碳素钢与低合金钢人孔、手孔 298

三、不锈钢人孔、手孔 308

一、视镜 311

第二节视镜与液面计 311

二、液面计 313

第十二章开孔补强与设备凸缘 324

第一节开孔补强 324

一、问题的提出——容器接管附近的应力集中 324

二、补强结构与计算 326

三、容器上开孔及补强的有关规定 335

第二节设备凸缘 337

一、法兰凸缘 337

二、管螺纹凸缘 339

一、鞍式支座的结构与类型 340

第十三章容器支座 340

第一节卧式容器支座 340

二、鞍座尺寸与质量 341

三、鞍座的选用 344

四、鞍座标记 345

第二节立式容器支座 346

一、耳式支座 346

二、支承式支座 353

三、腿式支座 359

一、焊接接头 363

第一节焊接接头及其分类 363

第十四章容器的焊接结构 363

二、压力容器上的焊接接头分类 365

第二节压力容器中的焊接接头 366

一、容器筒体的纵向、环向对接接头及钢板的拼接接头 366

二、筒体与封头连接的非对接接头 369

三、容器法兰与筒体连接的焊接接头 370

四、管法兰与接管的焊接接头 372

五、接管与壳体的焊接接头 373

六、法兰凸缘与壳体的焊接接头 377

二、焊接检验要点 378

一、焊接接头缺陷 378

第三节焊接接头的检验 378

第四节焊接材料 379

第十五章压力容器的监察管理与定期检验 383

第一节压力容器的监察管理 383

一、对压力容器实施监察管理所依据的法规文件 383

二、《容规》的适用范围 383

三、压力容器的划类 384

四、压力容器的设计管理与制造管理 386

五、压力容器的使用管理 387

二、定期检验的类别和期限 388

一、定期检验的目的 388

第二节压力容器的定期检验 388

三、定期检验的内容和要求 389

四、压力容器的安全状况等级 389

五、压力试验 390

六、气密试验 391

第三篇典型化工设备 392

第十六章管壳式换热器 392

第一节管壳式换热器的总体结构 392

一、固定管板式换热器 392

二、浮头式换热器 392

三、U形管式换热器 395

四、填料函式换热器 396

第二节管壳式换热器的主要零部件 397

一、壳体 397

二、管箱 402

三、管束 402

四、管板 407

五、波形膨胀节 410

六、折流板和支持板及其固定结构 417

七、其他结构 420

第二节整块式塔盘的板式塔 422

第一节概述 422

第十七章板式塔 422

一、定距管支承式塔盘 423

二、重叠式塔盘 424

三、塔盘圈与密封结构 425

四、降液管、溢流堰、出口液封盘 427

第三节分块式塔盘板式塔 429

一、组装结构 429

二、塔盘板与通道板 430

三、分块式塔盘的支持结构 431

四、塔盘、出口堰、降液板、受液盘的固定 431

第四节板式塔的其他结构 438

一、板式塔盘上的进料管 438

二、塔顶吊柱 439

三、裙式支座 442

四、塔的保温装置 444

三、搅拌传动装置 446

二、传热装置 446

第二节釜体及传热装置 446

一、釜体的尺寸 446

一、釜体 446

第一节反应釜的总体结构 446

第十八章反应釜 446

二、釜体的传热装置 457

第三节传动装置 462

一、总体结构——传动装置的系统组成 462

二、凸缘法兰 462

三、安装底盖 463

四、机架 466

五、传动轴 469

六、联轴器 470

七、填料密封 472

八、机械密封 473

九、公差与配合的基础知识 478

第四节搅拌装置 484

一、搅拌器的功能 484

二、搅拌器的液体流动状态 485

三、常用搅拌器的形式、主要尺寸和特性参数 485

附录型钢 490

一、工字钢 490

二、槽钢 491

三、等边角钢 492

四、不锈钢等边角钢 495

检测题与习题的参考答案 497