化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)電子教案化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第二版

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)電子教案化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第二版 XX教案 20XX 20XX學(xué)年 第1學(xué)期 課程名稱 化工設(shè)備機(jī)械根基 授課對象 化工（含化工專升本） 授課教師 職 稱 副教授 教材版本 趙軍化工設(shè)備機(jī)械根基 參 考 書 XX學(xué)院教務(wù)處印制 化工設(shè)備機(jī)械根基教案（首頁） 20XX20XX學(xué)年 第1學(xué)期 主講教師 院(系)部 化學(xué)化工學(xué)院 教研室 化工教研室 職 稱 副教授 學(xué) 歷 本科 課程名稱 化工機(jī)械根基 課程類別 專業(yè)必修課 課程序號 課程代碼 授課專業(yè) 化學(xué)工程與工藝 總 學(xué) 時 62 講授 62 測驗(yàn) 上機(jī) 其它 學(xué) 分 3 課程性質(zhì)和目的 化工

2、設(shè)備機(jī)械根基是化工工藝類專業(yè)一門綜合性的機(jī)械類技術(shù)根基課，包括工程力學(xué)根基（靜力學(xué)、材料力學(xué)）、化工設(shè)備設(shè)計(jì)根基和機(jī)械傳動三大片面。其任務(wù)是使學(xué)生掌管相關(guān)的根本理論、根本學(xué)識以及設(shè)計(jì)的根本方法，為從事化工設(shè)備機(jī)械的設(shè)計(jì)、使用、管理和維護(hù)打下根基。概括為： 1、掌管對化工設(shè)備中的受力構(gòu)件舉行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算的根本理論和方法。 2、能為常用化工設(shè)備合理地選擇材料。 3、掌管化工設(shè)備通用零部件的選用方法。 4、了解壓力容器監(jiān)察管理法規(guī)。 課程教學(xué)根本要求 1、本課程的教學(xué)應(yīng)貫徹應(yīng)用性原那么和重視素質(zhì)培養(yǎng)原那么。要求理論分析與設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，理論教學(xué)主要是講清概念，學(xué)會應(yīng)用，對數(shù)學(xué)推導(dǎo)一般不作演

3、繹。要重視分析實(shí)例、課堂議論、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)，同時將課程內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的才能。 2、工程力學(xué)是課程教學(xué)的核心內(nèi)容，是學(xué)好其他片面內(nèi)容的根基，應(yīng)著重抓好。其余教學(xué)內(nèi)容那么可根據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)和安置學(xué)時（或?qū)W分）的多少選擇講授。對化工工藝專業(yè)那么要抓好化工設(shè)備設(shè)計(jì)根基，而機(jī)械傳動片面可不作為重點(diǎn)。講課要結(jié)合化工行業(yè)的實(shí)際，并允許對教學(xué)內(nèi)容做必要調(diào)整和組合。 3、考核方式以閉卷為主，平日勞績在期評勞績中應(yīng)占有確定的比重。 教 材與參考書 1、趙軍等編，化工設(shè)備機(jī)械根基（其次版），化學(xué)工業(yè)出版社，2022年； 2、董大勤主編，化工設(shè)備機(jī)械根基，化學(xué)工業(yè)出版

4、社，2022年。 3、張新占主編，工程力學(xué)（上）、（下），西北工業(yè)大學(xué)出版社，2022年。 4、潘永亮主編，化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)根基，科學(xué)出版社，1999年； 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第1次課 周 次 1 學(xué) 時 2 授課時間 20XX年X月X日 章節(jié)名稱 1.物體的受力分析和靜力平衡方程 1.1靜力學(xué)根本概念 1.2約束和約束反力 1.3分開體和受力圖 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管力、剛體、平衡等靜力學(xué)根本概念。 2、使學(xué)生掌管約束和約束反力概念。 3、使學(xué)生學(xué)會畫受力圖。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1力、剛體、平衡等靜力學(xué)根本概念。 2約束和約束反力概念。 3學(xué)會畫受力圖。 難點(diǎn)：學(xué)會畫受力

5、圖。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 概述 工程力學(xué)是一門研究物體機(jī)械運(yùn)動及構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的科學(xué)。 工程力學(xué)的兩個根基片面：靜力學(xué)和材料力學(xué)。 為保證構(gòu)件正常工作，構(gòu)件應(yīng)當(dāng)?shù)弥疽韵乱螅?1) 強(qiáng)度要求 (2) 剛度要求 (3) 穩(wěn)定性要求 1.1靜力學(xué)根本概念 一、力的概念及作用形式 力：物體間相互的機(jī)械作用，單位：N，kN，力是矢量，F(xiàn)或F表示，既有大小又有方向 力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn) 按力的作用方式分類可分為：外觀力和體積力（eg.重力，磁力） 按作用面積大小可分為：集中力和分布力（kN/m） 二、剛體的概念 剛體：在任何處境下都不

6、發(fā)生變形的物體。它是抽象化概念，是一種變形很小處境下的夢想模型。 靜力學(xué)中主要研究物體所受力系的簡化及平衡條件，不研究變形，故可視為剛體。 三、平衡的概念 平衡狀態(tài)：物體相對于地球靜止或作勻速直線運(yùn)動時的狀態(tài)。是物體機(jī)械運(yùn)動的特殊情形。并將作用于該物體上的力系稱為平衡力系。 平衡力系：物體處于平衡狀態(tài)時的力系。 二力平衡原理（公理）：作用于剛體上的兩個力平衡的必要和充分條件是：這兩個力大小相等，方向相反，并作用在同一向線上（等值、反向、共線） 二力構(gòu)件：只受兩力作用且處于平衡的構(gòu)件，特點(diǎn)是：兩力必沿作用點(diǎn)的連線。 加減平衡力系原理（公理）：在作用于剛體上的任何一個力系上，加上或減去任一平衡力系

7、，并不變更原力系對剛體的作用效應(yīng)。 力的可傳性原理：作用于剛體上的力，可沿其作用線移至剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，而不變更它對剛體的作用效應(yīng)。故作用于剛體上力的三要素是大小、方向、作用線。 四、作用和反作用定律 作用和反作用定律：兩物體間相互作用的力總是大小相等，作用線一致而指向相反，分別作用在這兩個物體上。（重力與支持力） 作用于與反作用力不能與兩力平衡中的一對平衡力混淆。 1.2約束和約束反力 自由體：能在空間作任意位移的物體，eg.飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星等。 非自由體：位移受到某些限制的物體，eg.懸掛著的燈。 主動力：能使物體運(yùn)動或有運(yùn)動趨勢的力，eg.重力、電磁力、風(fēng)力等，工程上也稱為載荷。 約束：阻

8、礙非自由體運(yùn)動的限制條件，eg.繩索就是燈的約束，鐵軌是火車的約束。 約束反力：約束對物體的作用力，eg.T就是繩索對燈的約束反力。 典型（平面）約束類型： （1）柔索約束：繩子、鏈條、皮帶、鋼絲等柔性物體。繩索對物體的約束反力，作用點(diǎn)在接觸點(diǎn)，方向沿繩索的中心線，而背離物體。 （2）夢想光滑面約束：物體接觸面上的摩擦力相比其他力很小，可疏忽不計(jì)，這樣的接觸面為光滑面，不能限制切向方向運(yùn)動，只能限制法向，其約束反力：沿接觸面在接觸點(diǎn)處的公法線且指向物體。 （3）圓柱鉸鏈約束：如圖,只限制兩構(gòu)件的相對移動，不限制相對轉(zhuǎn)動，其約束反力為Fx、Fy，即通過銷釘中心，沿接觸點(diǎn)法線方向的約束反力。用圓柱

9、鉸將構(gòu)件與底座連接起來，構(gòu)成鉸支座?？煞譃椋?固定鉸支座，如圖1-8a，可動鉸支座，如圖1-9a。 固定端約束：物體的一片面固嵌與另一物體所構(gòu)成的約束，eg.電線桿等，圖1-20(a)。固定約束反力有三個，F(xiàn)xA、FyA、MA。 1.3分開體和受力圖 分開體：把研究對象從周邊物體的約束中分開出來，成為自由體，此對象即為分開體。 受力圖：單獨(dú)畫出物體輪廓，將作用在它上面的主動力與約束反力畫在上面得到的圖。 畫受力圖的步驟： （1）確定研究對象，并將其從周邊物體的約束中分開出來，即取分開體（先取二力桿） （2）畫已知力，如外力（載荷），重力等。 （3）畫約束反力。根據(jù)約束類型，畫出約束反力。 例：

10、1-1，1-2 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第2次課 周 次 1 學(xué) 時 2 授課時間 20XX年X月X日 章節(jié)名稱 1.物體的受力分析和靜力平衡方程 1.4力的投影、合力投影定理 1.5力矩、力偶 1.6力的平移 1.7平面力系的簡化、合力矩定理 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管合力投影定理。 2、使學(xué)生掌管力矩、力偶和力的平移。 3、使學(xué)生掌管力的平移、平面力系的簡化和合力矩定理。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1合力投影定理。 2力矩、力偶和力的平移。 3力的平移、平面力系的簡化和合力矩定理。 難點(diǎn)：力的平移、平面力系的簡化和合力矩定理。 授課方法 與手段 多媒體課

11、堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 1.4力的投影 合力投影定理 一、力的投影概念 從力矢量F的兩端AB分別向x軸作垂足a,b，線段ab稱為力F在x軸上的投影。 二、力在直角坐標(biāo)軸上投影 力F在x（y）軸上的投影：從力F的起點(diǎn)A，終點(diǎn)B向ox（oy）軸作垂線得垂足a、b，線段ab稱力F在x（y）軸上的投影。 若已知F的大小及其與x軸所夾的銳角 ，那么有： 力在坐標(biāo)軸上的投影的特性：a.標(biāo)量 b.符號，ab與x軸同向?yàn)檎?c.平行力且等值時在坐標(biāo)軸上投影一致 d.力平行移動后投影值不變 三、合力投影定律 合力：若一個力對剛體的作用效果與一個力系等效，那么此力稱為該力系的合力，該力系中的

12、各個力稱為此合力的分力。 合力投影定律：合力在任意軸上的投影，等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和。 1.5力矩 力偶 一、力矩 力矩：力的大小和力臂的乘積。 力偶：大小相等、作用相平行的兩個反向力組成的力系。 力偶矩：力的大小和力偶臂的乘積。 力偶的性質(zhì)：力偶無合力、力偶與位置無關(guān)、力偶矩大小轉(zhuǎn)向不變時、力偶系可由力偶代替。 二、力偶與力偶矩 力偶作用面：力偶中兩力所在的平面。 力偶臂：兩力作用線間的垂直距離，以d表示。 力偶的特點(diǎn)：對剛體只產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)而沒有移動效應(yīng)，力偶不能與一個力等效或平衡，只能被力偶平衡。 力偶矩：以乘積F.d作為度量力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)的物理量，記作m（F，F(xiàn)）或m=+

13、-Fd，力偶矩為代數(shù)量，力偶矩轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r針時為正，單位Nm（kNm）與力矩同。 力偶中兩力對其作用面內(nèi)任一點(diǎn)的矩的代數(shù)和恒等于力偶矩。 力偶的特性：a.大小轉(zhuǎn)向不變，力偶可在平面內(nèi)任意移動或變更F、d的大小。C.力偶可移到與作用平面平行的平面內(nèi)而不變更其作用效果。 力偶的三要素：力偶矩的大小、轉(zhuǎn)向、作用平面。 1.6力的平移 力的平移定理：作用在剛體上的力可平行移動到剛體內(nèi)任一點(diǎn)，但務(wù)必同時附加一個力偶，其力偶矩等于原力F對平移點(diǎn)的矩。 1.7平面力系的簡化 合力矩定理 一、平面力系的簡化 平面力系：各力的作用線都分布在同一平面內(nèi)，既不匯交于同一點(diǎn)，又不完全平行。 平面力系向其作用面內(nèi)任一點(diǎn)簡

14、化，得到主矢FR和主矩Mo。 二、平面力系簡化結(jié)果議論： 若FR0，Mo=0，那么原力系簡化為一個合力FR，并通過簡化中心的原力系的合力。 若FR =0，Mo0，那么原力系簡化為一個力偶，力偶矩等于原力系對簡化中心的主矩，與簡化中心位置無關(guān)。 若FR0，Mo0，那么此力系可進(jìn)一步簡化為一個合力，使d=Mo/ FR，轉(zhuǎn)移力偶。 若FR =0，Mo=0，那么原力系為平衡力系 三、合力矩定理 合力矩定理：當(dāng)平面力系可以合成為一個合力時，那么其合力對于作用點(diǎn)內(nèi)任一點(diǎn)的矩，等于力系中各分力對同一點(diǎn)的矩的代數(shù)和。 例：1-3，1-4 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第3次課

15、周 次 2 學(xué) 時 2 授課時間 20XX年X月X日 章節(jié)名稱 1.物體的受力分析和靜力平衡方程 1.8平面力系的平衡方程 1.9空間力系 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管平面力系的平衡方程。 2、復(fù)習(xí)上節(jié)學(xué)到的力學(xué)根本概念，求解平衡系統(tǒng)的約束反力。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：平面力系的平衡方程。 難點(diǎn)：利用平面力系的平衡方程求解約束反力。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 1.8平面力系的平衡方程 物體在平面力系作用下處于平衡的充分必要條件：若主矢量FR=0，主矩MO=0，那么為平衡力系 例1-5 例1-6 例1-7 例1-8 例1-9 求解物體平衡問題的解題方

16、法和步驟： 確定研究對象，取分開體，畫受力圖。留神剛體之間作用力與反作用力之間的關(guān)系。 選取適合的坐標(biāo)軸，列靜力平衡方程。為例便于計(jì)算，坐標(biāo)軸的方位應(yīng)盡量與較多的力平行或垂直； 矩心盡量選在未知力作用線的交點(diǎn)上。 解平衡方程，求解未知力。 1.9空間力系 若作用在物體的力系中各力的作用線不在同一平面內(nèi)，那么稱該力系為空間力系。 一、力在直角坐標(biāo)軸上的投影 一次投影法 二次投影法 合力投影定理同樣適用于空間力系。 二、力對軸的矩合力矩定理同樣適用于空間力系。 三、空間力系的平衡方程 公式（1-22） 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第4次課 周 次 3 學(xué) 時 2

17、授課時間 2022年9月19日 章節(jié)名稱 2.拉伸、壓縮與剪切 2.1軸向拉伸與壓縮的概念和實(shí)例 2.2軸向拉伸或壓縮時橫截面上的內(nèi)力 2.3軸向拉伸或壓縮時橫截面上的應(yīng)力 2.4軸向拉伸與壓縮時的變形 2.5材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性能 2.6拉伸和壓縮的強(qiáng)度計(jì)算 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管直桿軸向拉伸及壓縮的內(nèi)力和應(yīng)力的求解。 2、使學(xué)生掌管直桿軸向拉伸和壓縮時的變形的求解。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：直桿軸向拉伸及壓縮應(yīng)力的求解。 難點(diǎn)：直桿軸向拉伸及壓縮應(yīng)力的求解。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 概述 一、材料力學(xué)的根本假設(shè) 連續(xù)性假設(shè) 平勻性假

18、設(shè) 各向同性假設(shè) 小變形假設(shè) 二、桿件的根本受力與變形形式 軸向拉伸與壓縮 剪切 扭轉(zhuǎn) 彎曲 2.1軸向拉伸與壓縮的概念和實(shí)例 一、內(nèi)力的概念 在材料力學(xué)中，凡作用在桿件上的載荷和約束反力均稱為外力。桿件受外力而變形時，桿件內(nèi)部各片面之間的相互作用力稱為內(nèi)力。 二、截面法 軸力 取構(gòu)件的一片面為研究對象，利用靜力學(xué)平衡方程求內(nèi)力的方法，稱為截面法。截面法求內(nèi)力可按以下三個步驟舉行： 1)截 沿欲求內(nèi)力的截面，用假想平面把桿件分成兩片面。 2)代 取其中一片面為研究對象，畫出其受力圖。在截面上用內(nèi)力代替移去片面對留下片面的作用。 3)求 列出研究對象的靜力平衡方程，確定未知的內(nèi)力。 2.2軸向拉

19、伸或壓縮時橫截面上的內(nèi)力 軸向拉伸、軸向壓縮 拉力，符號為正； 壓力，符號為負(fù)。 2.3軸向拉伸或壓縮時橫截面上的應(yīng)力 一、應(yīng)力的概念 應(yīng)力：單位面積上的內(nèi)力。 二、軸向拉伸和壓縮時橫截面上的正應(yīng)力 橫截面上的正應(yīng)力s可以直接表示為 2.4軸向拉伸與壓縮時的變形 一、 縱向變形 單位長度的伸長量來表征桿件變形的程度，稱為線應(yīng)變或相對變形。 二、 胡克定律 胡克定律：當(dāng)應(yīng)力不超過比例極限時，那么正應(yīng)力與縱向線應(yīng)變成正比。 三、 橫向變形 在軸向力作用下，桿件沿軸向的伸長（縮短）的同時，橫向尺寸也將縮?。ㄔ龃螅?。 四、 泊松比 測驗(yàn)說明，對于同一種材料，當(dāng)應(yīng)力不超過比例極限時，橫向線應(yīng)變與縱向線應(yīng)

20、變之比的十足值為常數(shù)。比值稱為泊松比。 2.5材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性能 一、材料在拉伸時的力學(xué)性能 1、 低碳鋼在拉伸時的力學(xué)性能 （1）材料的剛度指標(biāo)：第階段 彈性階段 （2）材料的強(qiáng)度指標(biāo)：第階段 屈服階段、第階段 強(qiáng)化階段、第階段 局部變形階段 （3）材料的塑性指標(biāo) （4）冷作硬化現(xiàn)象 2、其它材料在拉伸時的力學(xué)性能 二、材料在壓縮時的力學(xué)性能 2.6拉伸和壓縮的強(qiáng)度計(jì)算 一、 極限應(yīng)力、許用應(yīng)力和安好因數(shù) 二、 拉伸和壓縮時的強(qiáng)度條件計(jì)算 例題2-3、2-4、2-5 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第5次課 周 次 3 學(xué) 時 2 授課時間 2022年

21、9月22日 章節(jié)名稱 2.拉伸、壓縮與剪切 2.7應(yīng)力集中的概念 2.8剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生了解應(yīng)力集中的概念。 2、使學(xué)生掌管剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1應(yīng)力集中的概念。2剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算。 難點(diǎn)：剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 2.7應(yīng)力集中的概念 應(yīng)力集中：等截面直桿應(yīng)力平勻分布，但當(dāng)截面有突變時，如有切口、圓孔、螺紋等，應(yīng)力不再平勻分布，如圖開有圓孔的薄板，應(yīng)力急劇變化，這種因構(gòu)件截面尺寸突然變化而引起的局部應(yīng)力急劇增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。 2.8剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算 一、

22、 剪切的實(shí)用計(jì)算 剪力：用截面法沿剪切面截開，可能與截面相切的內(nèi)力Q，稱為剪力，可用平衡方程求解。 剪應(yīng)力：對剪切構(gòu)件用單位面積上平行于截面的內(nèi)利來衡量內(nèi)力的集度，單位MPa。 用公式求得的為名義剪應(yīng)力（實(shí)際剪應(yīng)力在截面上分布不平勻）或平均剪應(yīng)力。 剪切強(qiáng)度計(jì)算 二、擠壓的實(shí)用計(jì)算 剪切構(gòu)件除受到剪切外還受到擠壓作用，作用在作用面上的壓力稱擠壓力，用p表示，即壓力的作用面稱擠壓面。 材料的許用擠壓應(yīng)力。 擠壓面為平面時，擠壓面積Ap等于擠壓面； 當(dāng)擠壓面為圓柱時，擠壓面積Ap為圓柱投影面積。 例2-6 例2-7 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第6次課 周 次 4

23、 學(xué) 時 2 授課時間 2022年9月26日 章節(jié)名稱 3.扭轉(zhuǎn) 3.1扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例 3.2扭轉(zhuǎn)時外力和內(nèi)力的計(jì)算 3.3純剪切 3.4圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例。 2、使學(xué)生掌管扭轉(zhuǎn)時外力和內(nèi)力的計(jì)算。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1掌管扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例。2掌管扭轉(zhuǎn)時外力和內(nèi)力的計(jì)算。 難點(diǎn)：扭轉(zhuǎn)時外力和內(nèi)力的計(jì)算 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 3.1扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例 扭轉(zhuǎn)是桿件的又一種根本變形形式。 扭轉(zhuǎn)的受力特點(diǎn)：外力為一組外力偶，且力偶的作用面垂直于桿件的軸線。扭轉(zhuǎn)的變形特點(diǎn)：桿件的任意兩個橫截面繞軸線相對轉(zhuǎn)過

24、一個角度，此角稱相對扭轉(zhuǎn)角AB，表示截面B對截面A的相對扭轉(zhuǎn)角。 3.2扭轉(zhuǎn)時外力和內(nèi)力的計(jì)算 一、外力偶矩的計(jì)算 作用于軸上的外力偶矩，通常不是直接給出其數(shù)值，而是給出軸的轉(zhuǎn)速n(r/min)和軸所傳遞的功率P(kW)，這時需要按照理論力學(xué)中推導(dǎo)的功率、轉(zhuǎn)速、力矩三者的關(guān)系式來計(jì)算外力偶矩的數(shù)值，即 （1） 二、扭轉(zhuǎn)和扭矩圖 用截面法計(jì)算軸內(nèi)力-扭矩T，步驟：截，取，平衡方程求T，畫扭矩圖。 T的符號規(guī)定：右手螺旋法那么。例：3-1 3.3純剪切 一、薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)時的剪應(yīng)力 二、剪應(yīng)力互等定理 = 相互垂直的兩個截面上剪應(yīng)力成對展現(xiàn)，且數(shù)值相等； 兩者都垂直于兩平面的交線且方向相背或相知。

25、剪應(yīng)力符號判斷 三、剪應(yīng)變、剪切胡克定律 =G，G為剪切彈性模量，MPa，剪應(yīng)變，無量綱。 3.4圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力 一、變形幾何關(guān)系 圓軸扭轉(zhuǎn)的平面假設(shè)：原為平面的橫截面變形后仍保持為平面，只是各橫截面相對地轉(zhuǎn)過了一個角度。這就是圓軸扭轉(zhuǎn)的平面假設(shè)。 二、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 橫截面上任意一點(diǎn)A的剪應(yīng)力與扭矩T及距離OA(=)成正比。 三、靜力學(xué)關(guān)系 極慣性矩：可推導(dǎo)出圓軸扭轉(zhuǎn)橫截面上任一點(diǎn)的剪應(yīng)力p計(jì)算公式： 抗扭截面模量：當(dāng)=D/2時, ，Wt= Ip/(D/2) Wt為抗扭截面模量。 （1）空心圓截面極慣性矩 式中=d/D為橫截面內(nèi)外徑之比。 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) （2）實(shí)心圓截面 將d=0及=d/D=

26、0代入上兩式，即可得實(shí)心圓截面對形心的極慣性矩和扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)分別為： 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第7次課 周 次 4 學(xué) 時 2 授課時間 2022年9月29日 章節(jié)名稱 3.扭轉(zhuǎn) 3.5圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件 3.6圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形和剛度條件 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件、變形和剛度條件。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1掌管圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件、變形和剛度條件。 難點(diǎn)：圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件、變形和剛度條件。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 3.5圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件 前面已經(jīng)得到,圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的最大

27、剪應(yīng)力在截面的周邊上. 圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件為：塑性材料：=（0.50.6） 脆性材料：=（0.81.0） 強(qiáng)度條件公式工程上可用來舉行強(qiáng)度校核、截面設(shè)計(jì)、確定許用載荷。 例：3-2，3-3 3.6圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形和剛度條件 一、 圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形 圓軸扭轉(zhuǎn)變形的標(biāo)志是兩個橫截面間的相對扭轉(zhuǎn)角。 相對扭轉(zhuǎn)角 T扭矩 l-截面間距 GIp抗扭剛度 二、圓軸扭轉(zhuǎn)時的剛度條件 ：單位長度許用扭轉(zhuǎn)角（度/米、弧度/米） 例：3-4 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第8次課 周 次 6 學(xué) 時 2 授課時間 2022年10月10日 章節(jié)名稱 4.彎曲 4.1彎曲的概念和實(shí)例

28、 4.2剪力和彎矩 4.3剪力圖和彎矩圖 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管彎曲的概念和實(shí)例。 2、使學(xué)生掌管剪力和彎矩的求解。 3、使學(xué)生掌管作剪力圖和彎矩圖。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1彎曲的概念和實(shí)例。2剪力和彎矩的求解3剪力圖和彎矩圖。 難點(diǎn)：剪力和彎矩的求解。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 4.1彎曲的概念和實(shí)例 彎曲是工程實(shí)際中最常見的一種根本變形形式。 平面彎曲。P49圖4-5，全體外力均垂直于梁的軸線并作用于縱向?qū)ΨQ面，變性后梁的軸線在縱向?qū)ΨQ面內(nèi)彎曲成一條平面曲線，這種彎曲變形成為平面彎曲，梁可用軸線代替，梁的橫截面外形如圖4-4等。 4.2

29、剪力和彎矩 用截面法求靜定梁的內(nèi)力剪力和彎矩 步驟： （1）用靜力學(xué)方程求支座反力 ； （2）用截面法求內(nèi)力； 例4-1簡支梁受集中力作用 4.3剪力圖和彎矩圖 Q=Q（x）剪力方程，剪力沿梁變化的曲線為剪力圖 M=M（x）-彎矩方程，彎矩沿梁變化的曲線為彎矩圖 剪力圖和彎矩圖的規(guī)律：5個 例4-2 例4-3 例4-4 例4-5 例4-6 作業(yè)布置：課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第9次課 周 次 6 學(xué) 時 2 授課時間 2022年10月13日 章節(jié)名稱 4.彎曲 4.4純彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力 4.5慣性矩的計(jì)算 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管純彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)

30、力概念。 2、使學(xué)生掌管慣性矩的計(jì)算。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1純彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力。2慣性矩的計(jì)算。 難點(diǎn)：慣性矩的計(jì)算。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 4.4純彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力 梁上一般有內(nèi)力Q與M，即存在與，但一般為次要因素，主要為，故考慮純彎曲。 當(dāng)梁的橫截面上僅有彎矩而無剪力，從而僅有正應(yīng)力而無切應(yīng)力的處境，稱為純彎曲。 一、平面假設(shè)和變形幾何關(guān)系 梁彎曲時，橫截面上任一點(diǎn)處的正應(yīng)力與該截面上的彎矩成正比，與慣性矩成反比，并沿截面高度呈線性分布。y值一致的點(diǎn)，正應(yīng)力相等； 中性軸上各點(diǎn)的正應(yīng)力為零。在中性軸的上、下兩側(cè)，一側(cè)受拉，一

31、側(cè)受壓。距中性軸越遠(yuǎn)，正應(yīng)力越大。 二、物理關(guān)系和應(yīng)力分布 胡克定律 三、靜力學(xué)關(guān)系 當(dāng)y=ymax時，彎曲正應(yīng)力最大，其值為 式中，稱為截面對于中性軸的彎曲截面系數(shù)，是一個與截面外形和尺寸有關(guān)的幾何量。 4.5慣性矩的計(jì)算 一、簡樸截面圖形的慣性矩 1、矩形截面 2、圓形及圓環(huán)形截面 二、組合截面圖形的慣性矩、平行移軸公式 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第10次課 周 次 7 學(xué) 時 2 授課時間 2022年10月20日 章節(jié)名稱 4.彎曲 4.6彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度

32、條件。 難點(diǎn)：彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 4.6彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件 例題4-8工字鋼的抗彎截面系數(shù)查國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T706-1988 例題4-9由于橫截面對中性軸不對稱，分別計(jì)算B截面和D截面的拉應(yīng)力 由于許用壓應(yīng)力與許用拉應(yīng)力不同，分別計(jì)算B截面和D截面的壓應(yīng)力 作業(yè)布置：課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第11次課 周 次 7 學(xué) 時 2 授課時間 2022年10月20日 章節(jié)名稱 4.彎曲 4.7梁彎曲時切應(yīng)力 4.8彎曲變形 4.9提高粱彎曲強(qiáng)度和剛度措施 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管純彎曲時梁橫

33、截面上的切應(yīng)力概念。 2、使學(xué)生掌管梁的彎曲變形。 3、使學(xué)生掌管提高粱彎曲強(qiáng)度和剛度措施。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：提高粱彎曲強(qiáng)度和剛度措施。 難點(diǎn)：梁的剛度校核。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 4.7*梁彎曲時的切應(yīng)力 幾種常見截面梁上彎曲切應(yīng)力的大致分布規(guī)律及最大切應(yīng)力。 4.8 彎曲變形 工程中的梁除了要得志強(qiáng)度條件之外，對彎曲變形也有確定的限制。 根據(jù)工程實(shí)際中的需要，為了限制或利用構(gòu)件的變形，務(wù)必研究梁的變形規(guī)律。 一、撓曲線、撓度和轉(zhuǎn)角 二、撓曲線的近似微分方程 梁的撓曲線近似微分方程。求梁變形的方法通常稱為積分法。 三、用疊加法求梁的變形 四

34、、梁的剛度校核：wmaxw ； qmaxq 4.9 提高粱彎曲強(qiáng)度和剛度的措施 一、合理安置梁的受力處境 1.采取適當(dāng)?shù)胤稚⑤d荷。2.采用合理布置梁的支座 二、選擇合理的截面外形 由彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件看，梁橫截面的抗彎截面系數(shù)Wz越大，粱的強(qiáng)度就越高。工字形或槽形截面最經(jīng)濟(jì)合理，圓形截面最差。從彎曲剛度角度看，在同等截面面積條件下，工字形和槽形截面比矩形和圓形截面有更大的慣性矩，因而可提高梁的彎曲剛度。 作業(yè)布置 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第12次課 周 次 8 學(xué) 時 2 授課時間 2022年10月24日 章節(jié)名稱 5 應(yīng)力狀態(tài)分析、強(qiáng)度理論、組合變形 5.1 應(yīng)力狀

35、態(tài)的概念 5.2 平面應(yīng)力狀態(tài)分析 5.3 三向應(yīng)力狀態(tài)簡介、廣義虎克定律 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管應(yīng)力狀態(tài)概念和廣義虎克定律。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：使學(xué)生掌管應(yīng)力狀態(tài)概念和廣義虎克定律。 難點(diǎn)：應(yīng)力狀態(tài)概念。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 5.1 應(yīng)力狀態(tài)的概念 一、一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) 通過受力構(gòu)件上一點(diǎn)的全體各個不同截面上應(yīng)力的集合，稱為該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。 二、主平面和主應(yīng)力 主平面：單元體上切應(yīng)力為零的平面，主應(yīng)力：主平面上的正應(yīng)力。 單向應(yīng)力狀態(tài)：一點(diǎn)的三個主應(yīng)力中若只有一個主應(yīng)力數(shù)值不為零圖5-3（a）； 二向應(yīng)力狀態(tài)：一點(diǎn)的三個主應(yīng)力中若有

36、兩個不為零圖5-3（b）； 三向應(yīng)力狀態(tài)：一點(diǎn)的三個主應(yīng)力中若三個都不為零圖5-3（c）。 5.2 平面應(yīng)力狀態(tài)分析 x、y分別表示作用在x、y軸垂直平面上的正應(yīng)力。切應(yīng)力的第一個下標(biāo)表示其作用面，其次個下標(biāo)表示其方向（如xy表示作用在與x軸垂直的平面上且與y軸方向平行的切應(yīng)力）。根據(jù)切應(yīng)力互等定理，xy = yx。應(yīng)力的符號規(guī)定同前。 一、任意斜截面上的應(yīng)力 二、主平面和主應(yīng)力 極值正應(yīng)力所在的平面就是切應(yīng)力等于零的平面，即主平面。 由于主平面上的正應(yīng)力是主應(yīng)力，所以主應(yīng)力就是最大或最小的正應(yīng)力。 三、極值切應(yīng)力 ， 這說明極值切應(yīng)力所在平面與主平面成45角。留神：此處所指的極值切應(yīng)力是指平

37、面應(yīng)力狀態(tài)下于零應(yīng)力垂直的各斜截面中的切應(yīng)力的機(jī)制，并不指三向應(yīng)力狀態(tài)下單元體最大切應(yīng)力。 例：5-2 例：5-3 5.3 三向應(yīng)力狀態(tài)簡介 廣義虎克定律 一、 三向應(yīng)力狀態(tài)的最大應(yīng)力 設(shè)三向應(yīng)力狀態(tài)的三個主應(yīng)力為1、2、3?？梢宰C明，過該點(diǎn)全體截面上的最大正應(yīng)力為1，最小正應(yīng)力為3，即 二、廣義胡克定律 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第13次課 周 次 8 學(xué) 時 2 授課時間 2022年10月27日 章節(jié)名稱 5 應(yīng)力狀態(tài)分析、強(qiáng)度理論、組合變形 5.4 強(qiáng)度理論簡介 5.5組合變形的強(qiáng)度計(jì)算 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管四個強(qiáng)度理論。 2、使學(xué)生掌管桿

38、件組合變形時的強(qiáng)度計(jì)算。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1使學(xué)生掌管四個強(qiáng)度理論。 難點(diǎn)：桿件組合變形時的強(qiáng)度計(jì)算。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 5.4 強(qiáng)度理論簡介 一、脆性斷裂理論 1最大拉應(yīng)力理論（第一強(qiáng)度理論） 2. 最大伸長線應(yīng)變理論（其次強(qiáng)度理論） 二、塑性屈服理論 1. 最大切應(yīng)力理論（第三強(qiáng)度理論） 2. 畸變能密度理論（第四強(qiáng)度理論） 三、強(qiáng)度理論的統(tǒng)一形式 r r稱為相當(dāng)應(yīng)力。它由三個主應(yīng)力按確定形式組合而成。 例：5-4 5.5 組合變形的強(qiáng)度計(jì)算 一、組合變形的概念與實(shí)例 工程實(shí)際中，一些桿件往同時產(chǎn)生兩種或兩種以上的根本變形，這類變形形

39、式稱為組合變形。 二、拉伸（或壓縮）與彎曲的組合 例：5-5 三、彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合 例：5-7 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第14次課 周 次 9 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月6日 章節(jié)名稱 6 疲乏 6.1交變應(yīng)力的概念 6.2疲乏的概念 6.3 耐久極限 6.4 提高構(gòu)件疲乏強(qiáng)度的措施 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生交變應(yīng)力、疲乏、耐久極限等概念及工程現(xiàn)象 2、使學(xué)生掌管提高構(gòu)件疲乏強(qiáng)度的措施 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1交變應(yīng)力、疲乏、耐久極限等概念。2提高構(gòu)件疲乏強(qiáng)度的措施 難點(diǎn)：交變應(yīng)力、疲乏、耐久極限等概念 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議

40、論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 6.1交變應(yīng)力的概念 交變應(yīng)力：在工程中，有些構(gòu)件的應(yīng)力大小或方向隨時間作周期性變化，這種應(yīng)力稱為交變應(yīng)力。 6.2疲乏的概念 疲乏：構(gòu)件在交變應(yīng)力下的破壞現(xiàn)象，工程上習(xí)慣稱為“疲乏”破壞。 6.3 耐久極限 一、材料的耐久極限 耐久極限：在交變應(yīng)力作用下，材料經(jīng)過多數(shù)次循環(huán)而不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力稱為耐久極限，也稱為疲乏極限。 二、 影響構(gòu)件耐久極限的因素 （1）構(gòu)件形狀的影響 （2）構(gòu)件尺寸的影響 （3）構(gòu)件外觀質(zhì)量的影響 三、對稱循環(huán)下構(gòu)件的耐久極限 6.4 提高構(gòu)件疲乏強(qiáng)度的措施 1、減緩應(yīng)力集中 2、降低外觀粗糙度 3、增加外觀強(qiáng)度 作業(yè)布置： 課后自我

41、總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第15次課 周 次 9 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月3日 章節(jié)名稱 7 化工設(shè)備設(shè)計(jì)根基概述 7.1 容器的布局與分類 7.2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的根本要求 7.3 容器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 7.4 化工容器常用金屬材料的根本性能 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管容器的布局與分類 2、使學(xué)生掌管過程設(shè)備常用金屬材料的根本性能 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1容器的布局與分類。2過程設(shè)備常用金屬材料的根本性能。 難點(diǎn)：金屬材料的根本性能。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 7.1 容器的布局與分類 一、容器的布局 在化工廠和石油化工

42、廠，有各種各樣的設(shè)備。這些設(shè)備按照它們在生產(chǎn)過程中的原理，可以分為回響設(shè)備、換熱設(shè)備、分開設(shè)備和儲運(yùn)設(shè)備。 二、容器的分類 容器通?？砂慈萜鞯耐庑?、容器厚度、承壓性質(zhì)、工作溫度、支承形式、布局材料及容器的技術(shù)管理等舉行分類。 7.2容器機(jī)械設(shè)計(jì)的根本要求 容器的總體尺寸（例如回響釜釜體容積的大小，釜體長度與直徑的比例，傳熱方式及傳熱面積的大小； 又如蒸餾塔的直徑與高度，接口管的數(shù)目，方位及尺寸等），一般是根據(jù)工藝生產(chǎn)要求，通過化工工藝計(jì)算和生產(chǎn)閱歷抉擇的。這些尺寸通常稱為設(shè)備的工藝尺寸。 當(dāng)設(shè)備的工藝尺寸初步確定之后，可舉行布局、強(qiáng)度設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時應(yīng)得志： 強(qiáng)度剛度穩(wěn)定性 耐久性密封性節(jié)省材料和

43、便于制造便當(dāng)操作和便于運(yùn)輸 7.3容器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 一、標(biāo)準(zhǔn)化意義 為便于設(shè)計(jì)，有利于成批生產(chǎn)，提高質(zhì)量，便于互換，降低本金，提高勞動生產(chǎn)率，我國各有關(guān)部門對容器的零部件(例如封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡、液面計(jì)等)舉行了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化工作，大量化工設(shè)備(例如貯槽、換熱器、搪玻璃與陶瓷回響器)也有了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 二、容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的根本參數(shù) 1. 公稱直徑 2. 公稱壓力 7.4 化工容器常用金屬材料的根本性能 一、力學(xué)性能 構(gòu)件在使用過程中受力超過某一限度時，就會發(fā)生塑性變形，甚至斷裂失效。是指材料在外力作用下表現(xiàn)出變形、破壞等方面的特性（如彈性、塑性、強(qiáng)度、硬度、韌性等特性指標(biāo)）。

44、 1、強(qiáng)度 2、塑性 3、韌性 4、硬度 5、材料在高溫下的力學(xué)性能 二、物理性能 相對密度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)電性等。使用時可查有關(guān)手冊。 三、化學(xué)性能 材料在所處介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性，即材料是否會與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)回響而引起腐蝕。金屬的化學(xué)性能主要是耐腐蝕性和抗氧化性。 四、工藝性能 鑄造性、可鍛性、焊接性、切削加工性、熱處理性能和冷彎性能等。 五、其他性能 1. 組織穩(wěn)定性 2. 抗松弛性 3. 應(yīng)變時效敏感性 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第16次課 周 次 10 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月7日 章節(jié)名稱 8 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)根

45、基 8.1 回轉(zhuǎn)殼體的幾何特征 8.2回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力分析 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì) 2、使學(xué)生掌管薄壁容器的幾何特征 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1使學(xué)生掌管內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)2使學(xué)生掌管回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力分析。 難點(diǎn)：回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力分析 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 8.1 回轉(zhuǎn)殼體的幾何特性 一、 根本概念 1. 回轉(zhuǎn)殼體殼體中間面由直線或平面曲線繞同平面內(nèi)的固定軸線旋轉(zhuǎn)一周而形成的殼體。 2. 軸對稱殼體的幾何外形、約束條件和所受外力都對稱于回轉(zhuǎn)軸的問題。化工容器就其整體而言，通常屬于軸對稱問題。 （1）中間面與殼體內(nèi)外外觀等距

46、離的曲面。 內(nèi)外外觀間的法向距離即為殼體厚度。對于薄壁殼體，可以用中間面來表示它的幾何特性。 （2）母線由平面曲線AB繞回轉(zhuǎn)軸OA旋轉(zhuǎn)一周而成，形成中間面的平面曲線AB稱為“母線”。 （3）經(jīng)線假設(shè)通過回轉(zhuǎn)軸作一縱截面與殼體曲面相交所得的交線（AB、AB“）稱為“經(jīng)線”。鮮明，經(jīng)線與母線的外形是完全一致的。 （4）法線通過經(jīng)線上的一點(diǎn)M垂直于中間面的直線，稱為中間面在該點(diǎn)的“法線”（n），法線的延長線必與回轉(zhuǎn)軸相交。 （5）緯線以過N點(diǎn)的法線為母線作圓錐面與殼體中間面正交，得到的交線 （6）第一曲率半徑中間面上一點(diǎn)M處經(jīng)線的曲率半徑稱為該點(diǎn)的第一曲率半徑，用R1表示。 （7）其次曲率半徑通過經(jīng)

47、線上一點(diǎn)M的法線作垂直于經(jīng)線的平面，其與中間面相交形成曲線ME，此曲線在M點(diǎn)處的曲率半徑稱為該點(diǎn)的其次曲率半徑，用R2表示。 二、根本假設(shè) 假定殼體是完全彈性的，材料具有連續(xù)性、平勻性和各向同性。對薄壁殼體，常采用以下兩點(diǎn)假設(shè)而使問題簡化。 1. 直法線假設(shè)殼體在變形前垂直于中間面的直線段，在變形后仍保持直線，并垂直于變形后的中間面，且直線段長度不變。由此，沿厚度各點(diǎn)的法向位移均一致，變形前后殼體厚度不變。 2. 互不擠壓假設(shè)殼體各層纖維變形后均互不擠壓。由此假設(shè)，殼壁的法向應(yīng)力與殼壁其他應(yīng)力分量相比是可以疏忽的小量。 8.2 回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力分析 一、 薄膜應(yīng)力理論的應(yīng)力計(jì)算公式 1經(jīng)向應(yīng)力

48、計(jì)算公式 2環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式 二、軸對稱回轉(zhuǎn)殼體薄膜理論的應(yīng)用范圍 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第17次課 周 次 10 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月10日 章節(jié)名稱 8 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)根基 8.3 典型回轉(zhuǎn)殼體的應(yīng)力分析 8.4內(nèi)壓圓筒邊緣應(yīng)力的概念 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：使學(xué)生掌管內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析 難點(diǎn)：內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析和邊緣應(yīng)力 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 8.3 典型回轉(zhuǎn)殼體的應(yīng)力分析 一、受內(nèi)壓的圓筒形殼體 對于圓柱殼體，根據(jù)薄膜應(yīng)

49、力理論，其經(jīng)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力分別為 （8-3） （8-4） 二、受內(nèi)壓的球形殼體 球殼的母線是半徑為D/2的半圓周，球殼上任一點(diǎn)的第一曲率半徑R1與其次曲率半徑R2均一致，且等于球殼的平均半徑，即R1 = R2 = D/2。由薄膜應(yīng)力理論可知，其經(jīng)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力分別為 （8-5） （8-6） 三、受內(nèi)壓的橢球殼體 經(jīng)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力分別為 （8-9） （8-10） 四、受內(nèi)壓的錐形殼體 錐形殼體的經(jīng)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力為 （8-11） （8-12） 五、承受液體靜壓作用的圓筒殼體 1沿底部邊緣支承的圓筒 2沿頂部邊緣支承的圓筒 8.4內(nèi)壓圓筒邊緣應(yīng)力的概念 一、邊緣應(yīng)力的概念 以筒體與封頭聯(lián)接為

50、例，若平板蓋具有足夠的剛度，受內(nèi)壓作用時變形很小。而殼壁較薄，變形量較大，兩者連接在一起，在聯(lián)接處(即邊緣片面)筒體的變形受到平板蓋的約束，因此產(chǎn)生了附加的局部應(yīng)力(即邊緣應(yīng)力)。邊緣應(yīng)力數(shù)值很大，有時能導(dǎo)致容器失效，設(shè)計(jì)時應(yīng)予重視。 二、邊緣應(yīng)力的特點(diǎn) （1）局部性 不同性質(zhì)的連接邊緣產(chǎn)生不同的邊緣應(yīng)力，但它們都有一個明顯的衰減波特性。 （2）自限性 發(fā)生邊緣彎曲的理由是由于薄膜變形不連續(xù)。自然，這是指彈性變形。當(dāng)邊緣兩側(cè)的彈性變形相互受到約束，必然產(chǎn)生邊緣力和邊緣彎矩，從而產(chǎn)生邊緣應(yīng)力。但是當(dāng)邊緣處的局部材料發(fā)生屈服進(jìn)入塑性變形階段時，上述這種彈性約束開頭緩解，因而原來不同的薄膜變形便趨于

51、協(xié)調(diào)，于是邊緣應(yīng)力就自動限制。這就是邊緣應(yīng)力的自限性。 三、對邊緣應(yīng)力的處理 （1）由于邊緣應(yīng)力具有局部性，在設(shè)計(jì)中可以在布局上只作局部處理。 （2）只要是塑性材料，即使邊緣局部某些點(diǎn)的應(yīng)力達(dá)成或者說超過材料的屈服極限，鄰近尚未屈服的彈性區(qū)也能夠抑制塑性變形的進(jìn)展，使塑性區(qū)不再擴(kuò)展，故大多數(shù)塑性較好的材料制成的容器 （3）由于邊緣應(yīng)力具有自限性，屬二次應(yīng)力，它的危害性就沒有薄膜應(yīng)力大。 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第18次課 周 次 11 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月14日 章節(jié)名稱 9 內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼設(shè)計(jì) 9.1 概述 9.2 內(nèi)壓薄壁圓筒和球

52、殼強(qiáng)度計(jì)算 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì) 2、使學(xué)生掌管薄壁容器的幾何特征 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼設(shè)計(jì)。 難點(diǎn)：1內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼設(shè)計(jì)。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 9.1 概述 在壓力容器的設(shè)計(jì)中，一般都是根據(jù)工藝要求先確定其內(nèi)直徑。強(qiáng)度計(jì)算的任務(wù)就是根據(jù)給定的內(nèi)直徑、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度以及介質(zhì)腐蝕等條件，設(shè)計(jì)出適合的厚度，以保證設(shè)備能在規(guī)定的使用壽命內(nèi)安好穩(wěn)當(dāng)?shù)倪\(yùn)行。 9.2 內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼強(qiáng)度計(jì)算 一、薄壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算公式 1、理論計(jì)算強(qiáng)度（計(jì)算厚度） 2、設(shè)計(jì)厚度與名義厚度 3、有效厚度 4、壓力容

53、器的最小厚度 二、薄壁球殼強(qiáng)度計(jì)算公式 三、設(shè)計(jì)參數(shù)確實(shí)定 1、設(shè)計(jì)壓力 2、計(jì)算壓力 3、設(shè)計(jì)溫度 4、許用應(yīng)力 5、焊接接頭系數(shù) 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第19次課 周 次 11 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月17日 章節(jié)名稱 9 內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼設(shè)計(jì) 9.3 容器的壓力試驗(yàn) 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管容器的壓力試驗(yàn)。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1容器的壓力試驗(yàn)。難點(diǎn)：無。 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 9.3 容器的壓力試驗(yàn) 容器在制成以后或檢修后投入生產(chǎn)之前，要舉行壓力試驗(yàn)，其目的在于檢驗(yàn)容器的宏觀

54、強(qiáng)度和有無滲漏現(xiàn)象，以確保設(shè)備的安好與正常運(yùn)行。 對于需要舉行焊后熱處理的容器，應(yīng)在全部焊接工作完成并經(jīng)熱處理之后，才能舉行壓力試驗(yàn)和氣密試驗(yàn)； 對于分段交貨的壓力容器，可分段熱處理，在安裝工地組裝焊接，并對焊接的環(huán)焊縫舉行局部熱處理之后，再舉行壓力試驗(yàn)。 一、試驗(yàn)壓力 液壓試驗(yàn)壓力，按下式確定 式中 PT試驗(yàn)壓力，MPa，立式容器臥置作液壓試驗(yàn)時，試驗(yàn)壓力應(yīng)為立置時的試驗(yàn)壓力加液體靜壓力； p設(shè)計(jì)壓力，MPa； 試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa； t設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa； 氣壓試驗(yàn)壓力，按下式確定 二、壓力試驗(yàn)的要求與試驗(yàn)方法 1.液壓試驗(yàn) 將容器彌漫液體（在容器最高點(diǎn)設(shè)排氣口）

55、，待容器壁溫與液體溫度一致時緩慢升壓到規(guī)定試驗(yàn)壓力后，保壓時間一般不小于30min，然后將壓力降到規(guī)定試驗(yàn)壓力的80%，并保持足夠長時間以對全體焊縫和連接部位舉行檢查，如有漏泄，修補(bǔ)后重新試驗(yàn)。液壓試驗(yàn)時，留神事項(xiàng)。 2.氣壓試驗(yàn) 對不適合作液壓試驗(yàn)的容器，可采用氣壓試驗(yàn)。所用氣體應(yīng)為枯燥、清白的空氣，氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。試驗(yàn)氣體溫度一般應(yīng)不低于15。試驗(yàn)程序如下。 3.氣密試驗(yàn) 容器須經(jīng)液壓試驗(yàn)合格后，方可舉行氣密試驗(yàn)。其方法是：首先緩慢升壓至試驗(yàn)壓力保持10min，然后降至設(shè)計(jì)壓力，同時舉行檢查，氣體溫度應(yīng)不低于5。 器作定期檢驗(yàn)時，若容器內(nèi)有殘留易燃?xì)怏w存在會導(dǎo)致爆炸時，那么不得使用空氣

56、作為試驗(yàn)介質(zhì)。 三、壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核 在壓力試驗(yàn)前，應(yīng)對試驗(yàn)壓力下產(chǎn)生的圓筒應(yīng)力舉行校核，即容器壁內(nèi)所產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過所用材料在試驗(yàn)溫度上屈服極限的90%（液壓試驗(yàn)）或80%（氣壓試驗(yàn)）。 試驗(yàn)類型 試驗(yàn)壓力 強(qiáng)度條件 說明 備注 液壓試驗(yàn) 立式容器臥置舉行水壓試驗(yàn)時，試驗(yàn)壓力應(yīng)取立置試驗(yàn)壓力加液柱靜壓力。 壓力試驗(yàn)時，由于容器承受的壓力pT 高于設(shè)計(jì)壓力p，故必要時需舉行強(qiáng)度效核。 氣壓試驗(yàn) 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第20次課 周 次 12 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月21日 章節(jié)名稱 10內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 10.1 凸形封頭 10.

57、2錐形封頭 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1使學(xué)生掌管內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 難點(diǎn)：內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 10 內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 容器封頭又稱端蓋，是容器的重要組成片面，按其外形分為三類：凸形封頭、錐形封頭和平板形封頭。其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭（或稱帶折邊的球形封頭）、球冠形封頭（或稱無折邊球形封頭）四種。采用什么樣的封頭要根據(jù)工藝條件的要求、制造的難易和材料的消耗等處境來抉擇。 10.1 凸形封頭 一、半球形封頭 二、橢圓形封頭 三、碟形封頭 四、球冠形封頭 1

58、0.2 錐形封頭 1、錐形封頭的布局要求及計(jì)算 2、錐形封頭的標(biāo)準(zhǔn) 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第21次課 周 次 12 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月24日 章節(jié)名稱 10 內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 10.3 平板封頭10.4 封頭的布局特性及選擇 教學(xué)目的 與要求 目的：1使學(xué)生掌管內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1使學(xué)生掌管內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 難點(diǎn)：內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計(jì) 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 10.3 平板封頭 1、圓形平蓋厚度的計(jì)算 2、非圓形平蓋厚度的計(jì)算 10.4 封頭的布局特性及選擇 從受力

59、處境來看，半球形封頭最好，橢圓形、碟形其次，球冠形、錐形更次之，而平板最差。從制造角度來看，平板最輕易，球冠形、錐形其次，碟形、橢圓形更次，而半球形最難；就使用而論，錐形有其特色，用于壓力不高的設(shè)備上，橢圓形封頭用作大多數(shù)中低壓容器的封頭，平板封頭用作常壓或直徑不大的高壓容器的封頭，球冠形封頭用作壓力不高的場合或容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭，半球形封頭一般用于大型儲罐或高壓容器的封頭。 作業(yè)布置： 課后自我總結(jié)分析： 化工設(shè)備機(jī)械根基教案 序 號 第22次課 周 次 13 學(xué) 時 2 授課時間 2022年11月28日 章節(jié)名稱 11 外壓容器設(shè)計(jì)根基 11.1 概述 11.2臨界壓力 11.3

60、外壓容器設(shè)計(jì)方法及要求 教學(xué)目的 與要求 1、使學(xué)生掌管外壓容器設(shè)計(jì) 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1使學(xué)生掌管外壓容器設(shè)計(jì) 難點(diǎn)：外壓容器設(shè)計(jì) 授課方法 與手段 多媒體課堂講授、課堂議論、課后作業(yè)。 根本教學(xué)內(nèi)容： 11.1 概述 一、外壓容器的失穩(wěn) 二、圓筒失穩(wěn)形式的分類 1. 周向失穩(wěn)圓筒由于平勻徑向外壓引起的失穩(wěn)叫做周（側(cè)）向失穩(wěn)，周向失穩(wěn)時殼體斷面由原來的圓形被壓癟而呈現(xiàn)波形，其波數(shù)n可以為2，3，4，如圖11-1所示。 2. 軸向失穩(wěn)假設(shè)一個薄壁圓筒承受軸向外壓，當(dāng)載荷達(dá)成某一數(shù)值時流失穩(wěn)定性，但在失去穩(wěn)定時，依舊具圓形環(huán)截面，只是破壞了母線的直線性，母線產(chǎn)生了波形，即圓筒發(fā)生了褶皺。 3.