化工设备机械基础-总复习解析

1. 平面弯曲 定义：梁上所有外力和外力偶均作用在由梁对称轴和梁的轴线 组成的对称平面内，则梁变形时，它的轴线将在此纵向对称平 面内弯曲成一条曲线。 梁的载荷种类 集中载荷Q 分布载荷 q 集中力偶 M 梁的分类 简支梁：一端为固定铰链支座，另一端为活动铰链支座的梁。 外伸梁：简支梁的一端或两端伸出支座以外的梁 悬臂梁：一端固定，另一端自由的梁称为悬臂梁。
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2. 梁的内力 剪力：截面被剪断的趋势，剪力大小等于这个截面之左（或右） 所有外力的代数和； 弯矩：梁的横截面产生转动而弯曲的趋势，梁的任一截面之左 （或右）所有外力（包括力偶）对该截面形心之矩的代数和。
【重点强调】一般在所求内力的横截面上把内力（Q、M）假 设为正号。如果计算结果为正值，则表示假设的内力方向（转 向）是正确的，求得的Q、M即为正的剪力和正的弯矩。
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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
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。
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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。
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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
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
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（自学） 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
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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
max
N A
[
]
强度校核 N [ ]
A
设计截面尺寸
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6. 低碳钢拉伸机械性能曲线 弹性阶段： 比例极限σp ；弹性极限σe 屈服阶段：屈服极限，σs 强化阶段：强度极限σb 颈缩阶段
7. 低碳钢主要机械性能 强度指标 屈服极限σs 强度极限σb 弹性指标：E 塑性指标 材料的延伸率δ Δl 100%
l
断面收缩率ψ
A A1 100%
A
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第三章 弯曲(梁)
使物体逆时针转动
7 弯矩
M
使截面临近微段上凹下凸 使截面临近微段下凹上凸
8 剪力
Q
截面临近微段顺时针转动 截面临近微段逆时针转动
9 挠度
y 与坐标轴正向一致
与坐标轴负向一致
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典型力学参量中的符号规定
序 力பைடு நூலகம்参量 符号 号
正负号规定
正 号（+）
负 号（-）
1 力的投影 Fx、Fy 与坐标轴正向一致
与坐标轴负向一致
2 力 矩 Mo(F) 逆时针旋转
顺时针旋转
3 力偶矩 m(F，F’) 逆时针旋转
顺时针旋转
4 轴力
N 拉伸
压缩
5 正应力
σ 拉应力
压应力
6 剪应力
τ 使物体顺时针转动
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。
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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。
A N
[ ]
确定许可载荷 [N] [ ]A
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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 导出形式：弹性范围内，直杆受轴向拉伸或压缩时，则直杆的 绝对变形与轴力及杆长成正比，而与杆的横截面面积A成反比。
l Nl EA
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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。