化工机械基础1-2
化工设备机械基础课后习题答案(较完整版)第二版赵军张红忱段正红主编来自西大
C
0
P· 6000－FAY· 8000 － FFE· 3000· sin45°=0 2 2 KN FFE= 3
M
A
0
Y 0
6
FAY+FCY+FFEsin45°－P=0
FCY= 1 K N
联立得 FAY=FBY=1/2P=1/2KN
X 0
FAX－FFEsin45°=0
2 KN FAX= 3
第一章 习题讲解 1-1 两球自重为G1和G2,以绳悬挂如图1-33试 画；①小球②大球③两球合在一起的受力图。
FA FBA FAB FB
FA
FB
1-4 棘轮装置如图1-36所示。通过绳子悬挂重量为G的物体，AB为 棘轮的止推爪，B处为平面铰链。试画出棘轮的受力图。
SA′ Y0 X0 G0
G
1-5 塔器竖起的过程如图1-37所示。下断搁 在基础上，在C处系以钢绳并用绞盘拉住，上 端在B处系以钢绳通过定滑轮D连接到卷扬机 E。设塔重为G，试画出塔器的受力图。
解 1、内力计算 用截面法分别计算左段和右段的内力并作杆 的轴力图（b） 得 F左 =4kN（拉） F右 =4kN（拉）
左段：
3 2 F L 4 1 08 0 1 0 5 左 左 L 5 . 0 9 5 5 1 0 （ m ） 左 E A 9 4 左2 0 0 1 0 4 1 0 4
3 F 4 1 0 右 3 . 1 8 M P a 右 A 2 4 右 4 1 0 4
2、各段变形的计算左、右两段的轴力为F左 F右 ， 横截面面积A左、A右，长度L左，L右均不相同，变 力计算应力分别进行。
3、总变形计算
L L L 右 左
《化工设备机械基础学习知识》习题集解答
《化工设备机械基础》习题解答第一章化工设备材料及其选择一.名词解释A组：1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。
或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。
2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。
3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。
4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。
5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。
冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。
6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。
对于钢材，μ=0.3 。
7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。
8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。
9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。
它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。
B组：1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。
4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。
5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。
6.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。
化工机械基础1-2
第二章拉伸与压缩21材料力学引言2.1.1基本概念1、材料力学的三大任务强度、刚度、稳定性2、对变形固体作的假设连续性假设均匀性假设各向同性假设小变形假设3、杆件基本变形a＞拉伸、压缩F1「b、剪切I- ________C、扭转d、弯曲21.2内力、应力及应变1＞内力概念：由于外力作用而产生的附加内力，简称内力。
2、截面法用截面法求内力可归纳为四个字:(1)截：欲求某一横截面的内力，沿该截面将构件假想地截成两部分。
{(2)取：取其中任一部分为研究对象，而弃去另一部分。
I(3)代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下部分的作用力。
(4)平：建立留下部分的平衡条件，由外力确定未知的内力。
»应力平均应力:咤应力：匕赧他曲2020/4/13正应力＜5，剪应力TI 4＞应变的概念绝对变形Au,平均应变线应变或应变:Aw£ m ~Hl ▲AxAus = lim ——= 心T°AxY为剪应变或角应变，弧度线应变£由正应力O决定,剪应变丫由剪应力T决定。
2020/4/13du2.2 （直杆的）容歸及支座轴向拉伸与压缩栓(c〉立式支-4 2. 2.十直杆受轴向拉伸或压缩时的内力图受力特点：作用于杆件两端的外力大小相等，方向相反，作用线与杆件轴线重合, 即称轴向力。
取杆件的一部分为研究对象，利用静力平衡方程求内力的方法。
轴力图:用图线表示轴力沿轴线变化的情况。
一般以杆柚线为横坐标表示截面位置，纵轴表示轴力大小。
轴力方向规定：拉伸为正，压缩为负。
2.2.2拉伸和压缩时横截面上的应力正应力：・二上SN为横截面上的轴力S为横截面面积正应力方向规定：受拉为正，受压为负。
例2冇求截面1-1, 2-2, 8 ±3上的轴力和应力， 画轴力图，已知A=400mm 2o20kN30kN 220kN1 2 3120kN n M2N 严-20kN N 2 =30-20 = 10kNA^3 =40 + 30-20 = 50^1 b]=_ -20x10?—400x10"_ 10xl03—400x10"=25MPa=-5QMPa20kNSOkN 40kN §—N 3 350xl03400x10"=125 MPa轴力图12于杆件受拉伸或压缩时的应变1、纵向应变Pl^ —W<W»—1 1~1 1—厂L一L +AL轴向绝对伸长△!_,轴向相对伸长或轴向线应变AL图2-4 受轴向拉伸变形LL横向变形」」f Ad? u ] — d 横向线应变 *d“横向变形系数或泊松比“=2.3 （拉伸和压缩）材料的力学性能2.3.1 ＞拉伸和压缩试验室温、静载（缓慢加载）、小变形等条件金属标准试件，圆截面长试件标距L=10d；试件L=5d，d= 1 Omm o2020/4/13羊1X(a)试样(b)伸长(c)产生缩颈(d)断裂172020/4/13应力cr=-p- 池变S =罕1、低碳钢拉伸时的力学性能2020/4/13E 弹性模量，低碳钢E=(2.0-2.1)xl05MPa, 刚度(1)弹性变形阶段、虎克定律OA,比例极限OP (弹性极限),Q235-A 200MPa。
化工机械基础（第二版）第一篇部分习题解答
第一篇习题答案3．起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P ，设备重G=30kN ，求水平力P 及绳子拉力T 。
解：（1）为研究对象，画受力图。
（2）选坐标轴，列平衡方程。
∑∑=-︒==-︒=030cos 0030sin 0G T FP T F yx由式（b ）得，KN G T 64.34866.03030cos ==︒= （320）代入式（a ），得KN T P 32.175.064.3430sin =⨯=︒= （310）6. 梯子由AB 与AC 两部分在A 处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在光滑面上。
在AC 上作用有一垂直力P 。
如不计梯子自重，当P ＝600N ，a=75℃，h=3m ，a ＝2m 时，求绳的拉力的大小。
Pxy(a)(b)`（1）取整体为研究对象，列平衡方程0cos 2cos 0)(=-=∑ααL N Pa F MB ClPa N B 2=（2） 取AB 杆为研究对象、0cos 2cos 0)(=-=∑ααL N Pa F MB A0cos =-αl N Th B =⨯︒⨯⨯==⋅==3275cos 26002cos cos 2cos h Pa h l l Pa h l N T B ααα51.76N10、两块Q235-A 钢板对焊起来作为拉杆，b=60mm ，δ=10mm 。
已知钢板的许用应力为160MPa ，对接焊缝许用应力[σ]＝128MPa ，拉力P=60KN 。
试校核其强度。
答：600001006010N P MPa A b σδ====⨯因[]128MPa σσ<=NN BN A故强度足够。
12、简易支架可简化为图示的铰接三角形支架ABC 。
AB 为圆钢杆，许用应力[σ]=140MPa ；BC 为方木杆，许用应力[σ]=50MPa 。
若载荷P=40KN ，试求两杆的横截面尺寸。
解：（1）以点为研究对象，画受力图如下。
（2）利用平衡条件求F ab 、F bc0cos 0xBC AB F F F α=-=∑ (1) 0sin 0yBC FF P α=-=∑ (2)由已知条件sin cos αα==由式（2代入（1）式，得（3）求AB 杆的横截面尺寸220000143[]140AB AB AB N A mm σ≥== 221434AB A d mm π==14d mm =（4）求BC 杆的横截面尺寸244721894[]50BC BC BC N A mm σ≥== 22894BC A a mm ==30a mm =------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------P17(b) 试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出M max 解：（1）求支座反力()00BA MF N l Pa =-=∑A PaN l=00yB A FN N P =--=∑()B Pa P l a N P l l+=+=（2）写弯矩方程式 取A 点为原点AB 段：1111(0)A PaM N x x x l l=-=-≤≤BC 段：221()()M P l a x l x l a =-+-≤≤+（3）求特征点弯矩 M A =0 M c =0 MB=-pa (4)画弯矩图（5）求最大弯矩max M Pa =17(g) 试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出M max 解：取B 为原点，向左为x 轴正向221(0)2M ql qx x l =-≤≤22A ql M = 2B M q l =画弯矩图如右2max M ql =17(m) 试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出M max 解：（1）求支座反力22()0220Bc MF qa qa N a =--=∑2C qaN =020yB C FN N qa =+-=∑N BN Apaql 232B qaN =（2）写弯矩方程式 取A 点为原点 AC 段：211(0)M qa x a =≤≤BC 段：222222223(3)(3)(3)222B qx q M N a x a x qax a x a =---=-≤≤（3）求特征点弯矩2A M qa = 2C M q a= 0B M = （4）画弯矩图（5）求最大弯矩由高数知，最大弯矩在x =1.5a 处2max98qa M =19。
化工机械基础内容汇总
《化工机械基础》教学要点汇总第一章化工设备材料及其选择1.了解化学工业及化工设备的特点2.熟悉化工设备选用材料的一般要求3.理解描述材料性能的常用指标（1）力学性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、缺口敏感性（2）物理性能：线膨胀系数、弹性模量、泊松比（3）化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性（4）加工工艺性能4.了解常用金属材料的分类5.熟悉钢铁的分类、牌号、表示方法及常见品种和规格6.了解铁碳合金的组织与结构7.熟悉碳钢中常见杂质对其性能的影响8.了解钢的热处理方法及其对性能的影响9.熟悉合金元素对钢性能的影响10.了解常见有色金属材料的种类、性能及应用11.了解常见非金属材料在化工设备中的应用12.掌握化工设备的腐蚀及防护措施（1）金属腐蚀的形式、种类及特点（2）金属腐蚀的评定方法（3）金属设备的防腐措施第2章容器设计的基本知识1.熟悉化工容器的常见分类方法2.掌握容器的基本结构3.理解零部件标准化的意义4.熟悉标准化的基本参数5.了解压力容器安全监察的意义与监察范围6.了解压力容器相关的法律法规7.掌握压力容器机械设计的基本要求第3章内压薄壁容器的应力分析1.熟悉薄壁容器及其应力特点2.熟悉薄膜应力理论的基本概念及基本假设3.掌握常见轴对称回转壳体薄膜应力的计算方法4.了解轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围5.熟悉边缘应力的概念、特点及处理第4章内压薄壁圆筒与封头的强度设计1.熟悉强度设计的主要任务及计算过程2.理解弹性失效的设计准则3.熟悉强度理论及相应的强度条件4.掌握常见轴对称回转壳体的强度设计计算方法：主应力、相当应力强度条件、计算壁厚、应力校核、最大允许工作应力、最大允许工作压力5.掌握常用设计参数的确定方法：工作压力、设计压力、计算压力、爆破膜系数、设计温度、许用应力、安全系数、焊接接头系数、钢板负偏差、腐蚀裕量、钢板的标准厚度系列、筒体及封头的标准直径系列6.熟悉强度设计中各种厚度的概念及区别7.熟悉压力试验的种类、目的以及试验压力的确定与校核8.掌握常见封头的种类、结构、特点及应用场合第5章外压圆筒与封头的设计1.熟悉内压容器与外压容器在受力、变形、判废、设计等方面的区别2.熟悉外压容器失稳的分类3.了解临界压力的概念及影响临界压力的因素4.了解长圆筒、段圆筒及刚性圆筒的性质及区别5.熟悉外压圆筒加强圈的作用、结构及其与筒体的连接方式第6章容器零部件1.掌握法兰联接结构、密封原理及法兰泄漏的主要形式2.熟悉法兰的结构和分类3.熟悉影响法兰密封的因素4.了解法兰的标准类型及标记方法5.熟悉常见容器支座的种类、结构及应用场合6.熟悉开孔应力集中现象及应对方法7.熟悉接管、凸缘、手孔、人孔和视镜的功能、结构及标准规格第7章管壳式换热器1.熟悉换热器的功能及分类2.熟悉衡量换热器好坏的标准3.熟悉管壳式换热器的结构及主要零部件4.掌握管壳式换热器的种类及特点5.熟悉换热管的材质、结构及尺寸6.熟悉管子与管板的连接方式和特点7.熟悉换热管的排列形式及特点8.了解换热管管间距的要求9.熟悉换热管的分程要求及管程布置方式10.了解换热器管板与壳体的连接方式11.熟悉折流板和支承板的功能及常用型式12.了解旁路挡板和拦液板的功能13.熟悉换热器中温差应力的来源及补偿方法14.了解膨胀节的功能与结构15.了解换热器管箱及壳程接管的功能及结构16.理解换热器的设计过程及选型第8章塔设备的机械设计1.熟悉塔的分类及主要结构部件2.了解塔设备机械设计的基本要求3.熟悉塔体承受的主要载荷：质量载荷、地震载荷、风载荷、偏心载荷4.熟悉计算压力在塔体中引起的轴向应力、操作或非操作时重力及地震力在塔体中引起的轴向应力及弯矩在塔体中引起的轴向应力的分布情况5.掌握塔体操作或非操作时最大组合轴向压应力和最大组合轴向拉应力的分布情况6.熟悉裙座的结构及常用类型7.熟悉塔体和裙座的机械设计过程8.熟悉板式塔的基本结构9.熟悉塔盘的基本类型和支承方法10.熟悉填料塔的基本结构及各部件的种类和功能第9章搅拌器的机械设计1.熟悉搅拌设备的作用、应用及基本结构2.熟悉搅拌器的类型及应用3.熟悉影响搅拌器搅拌功能的因素4.了解影响搅拌罐长径比的因素5.熟悉搅拌罐的装料量及装料系数6.了解搅拌罐的顶盖结构及传动密封装置结构备注：学习要求按重要性分五个层面，掌握★★★★，理解★★★，熟悉★★，了解★，其他未在教学及考查范围内的内容未列入本汇总。
化工机械基础
2019/12/8
21
二、低 碳钢的 拉伸实 验及其 力学性 能
2019/12/8
22
2019/12/8
23
1、弹性变形阶段、虎克定律
OA,弹性阶段。A点所示应 力是保证材料不发生不可 恢复变形的最高限值，由 于这个阶段应力和应变成 正比，故又称比例极限σP (弹性极限),例如Q235-A 200MPa
4
一、对变形固体作的三个假设
连续性假设 均匀性假设 各向同性假设
2019/12/8
5
二、杆件基本变形
1、拉伸、压缩
2、弯曲
3、剪切
4、扭转
2019/12/8
6
第一节 直杆的拉伸与压缩
一、工程实例
2019/12/8
7
拉伸和压缩时的受力特点是：沿着杆
件的轴线方向作用一对大小相等、方向相反的 外力。当外力背离杆件时称为轴向拉伸，外力 指向杆件时称为轴向压缩。
为了简化计算，设备自身重量不计。
2019/12/8
49
例2-4已知油压力p=2MPa，内径 D=75mm，活塞杆直径d=18mm， 材料的许用应力[σ]=50MPa，校核 活塞杆的强度。
2019/12/8
50
P D2 p 8.84kN
4
N A
4P
d 2
34.7106 Pa
2019/12/8
54
2019/12/8
X 0 Y 0
T1 T2 Psin 300 N cos150 0 N sin150 P cos300 0
钢 索 2 的 拉 力 T2=P ， 带 入 方 程 组解得：
N 3.35P (a)
化工设备机械基础(基础知识)
本文由sira2贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。
建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。
1、化工设备基础知识化工容器的基本结构(生产过程:工艺和设备) 1 化工容器的基本结构(生产过程:工艺和设备) 由于化工设备的适用场合不同，由于化工设备的适用场合不同，设备内部的结构也不但它们都有一外壳，这一外壳称为容器，同，但它们都有一外壳，这一外壳称为容器，故化工设备又称为化工容器。
又称为化工容器。
化工容器的特点：经常在高温、高压场合下工作，化工容器的特点：经常在高温、高压场合下工作，内部的介质通常易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。
的介质通常易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。
化工容器的结构组成化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、密封装置、化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、密封装置、开孔以及各种工艺接管和附件等。
图 1-1卧式容器的结构简图2 、化工容器的分类不同类型的化工容器虽然服务对象不同、不同类型的化工容器虽然服务对象不同、操作条件各异、结构形式多样，各异、结构形式多样，但大多是能承受一定压力且容积达到一定数值的密闭容器，化工容器又称压力容器。
积达到一定数值的密闭容器，化工容器又称压力容器为了了解各种压力容器的结构特点、为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设制造、管理等方面的要求，计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行分本课程着重介绍中国《类，本课程着重介绍中国《压力容器安全技术监察规中的分类方法。
程》中的分类方法1）.按压力容器的工艺用途分类（1）反应压力容器（R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的压反应压力容器（）：主要用于完成介质的物理、主要用于完成介质的物理力容器。
力容器。
代表设备：反应器、分解塔、代表设备：反应器、分解塔、合成塔（2）换热压力容器（E）：主要用于介质热量交换的压力容器。
换热压力容器（）：主要用于介质热量交换的压力容器。
主要用于介质热量交换的压力容器代表设备：换热器、余热或废热锅炉、冷凝器、蒸发器等。
化工设备机械基础1
梯子左边部分受力
图如图（c）所示
梯子右边部分受力
图如图（d）所示
化工设备机械基础教学课件
2013年8月19日星期一
34
内蒙古大学鄂尔多斯学院
主讲 张祯琳
整体受力图如图（e）所示
？
提问：左右两部分梯子在A处，绳子对左右两部分梯
子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？
化工设备机械基础教学课件 2013年8月19日星期一
主讲 张祯琳
考虑到左拱 AC 三个力作用
下平衡，也可按三力平衡汇 交定理画出左拱 AC 的受力
图，如图（e）所示
此时整体受力图如图 （f）所示
化工设备机械基础教学课件
2013年8月19日星期一
31
内蒙古大学鄂尔多斯学院
主讲 张祯琳
讨论：若左、右两拱都 考虑自重，如何画出各 受力图？
如图 （g） （h）（i）
内蒙古大学鄂尔多斯学院
主讲 张祯琳
第一篇
第一章
工程力学基础
静力学基础
§ 1-1 静力学的基本概念 § 1-2 静力学的公理 § 1-3 约束与约束反力 § 1-4 受力分析与受力图
化工设备机械基础教学课件 2013年8月19日星期一
1
内蒙古大学鄂尔多斯学院
主讲 张祯琳
教学目标：
通过本章的学习，掌握静力学中的基本概念，公理；熟练掌握 工程上常见典型约束的类型、约束反力及其特点；学会对构件进行 受力分析，掌握构件受力图的绘制方法。
小Hale Waihona Puke 结 （1）光滑面约束——法向约束力 FN
（2）柔索约束——张力 FT
（3）光滑铰链—— FAy FAx
（4）滚动支座—— FN ⊥光滑面
[工学]化工机械基础1-2
二、低 碳钢的 拉伸实 验及其 力学性 能
1、弹性变形阶段、虎克定律
OA比例极限σP (弹性极限),
Q235-A 200MPa
E P E L
AL
E 弹性模量，
L PL EA
低碳钢 E=(2.0-2.1)x105MPa EA 抗拉刚度
大多工程构件的内力并非均匀分布， “破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始。
2、应力
应力—内力在截面内一点的密集程度
M点的应力定义
平均应 p M 力 F A：
F3
F dF (M点的
plim A0 A dA
合应力)
F1 F2
正应力—在截面法线方向的应力
∆F
M ΔA
p
M ΔA
剪应力—在截面切线方向的应力
3、轴向拉压杆横截面上的正应力
F
F
结论：横截面上应力为均匀分布，以表示。
F
即
N A
4、应力集中
这种在截面 突变处应 力局部增 大的现象 称为应力 集中
例2-2 求截面1-1，2-2，3-
3上的轴力和应力，画轴 力图，已知A=400mm2。
N1 20kN
N2 302010kN
N3 40302050kN
1
N1 A
20 10 3 400 10 6
50 MPa
2
N2 A
10 10 3 400 10 6
25MPa
3
N3 A
50 10 3 400 10 6
125 MPa
轴力图
四、直杆轴向拉压时斜截面上的应力 1、斜截面上的内力 n
化工设备机械基础讲义
化工设备机械基础讲义宁夏化工技师学院化工设备部分1、化工容器结构包括那几部分？答：它是一个钢制圆筒结构，主要由钢制圆筒体和两端的封头组成，并安装有各种化工工艺接管（如物料进出口管、压力表接管、液压计接管等，）以及为检修方便开设的人孔、手孔，和为保护容器安全而设置的安全装置（如安全阀、爆破片）等，整个容器借助支座安放在基础上。
2、化工容器可以分为那几类？答：（1）按照压力容器在生产过程中的作用分类①反应类容器.②换热类容器.③分离类容器.④储存类容器.(2)按照容器的压力等级分类①低压容器(代号为L):0.1MPa≤p＜1.6MPa;②中压容器(代号为M):1.6MPa≤p＜10MPa;③高压容器(代号为H):10MPa≤p＜100MPa;⑤超高压容器(代号为U):p≥100MPa;(3)按照容器的管理等级分类1)第一类压力容器除了第二类、第三类压力容器以外的所有低压容器.2)第二类压力容器它包括:①除第三类容器以外的中压中期.②剧毒介质的低压容器.③易燃或有毒介质的低压反应器和储运器.④内径小于1m的低压废热锅炉.3)第三类压力容器它包括:①高压或超高压容器.②剧毒介质且工作压力p与容器V的乘积:pV≥0.2立方米·MPa的低压容器和剧毒介质的中压容器.③易燃或有毒介质且pV≥0.5立方米·MPa的中压反应容器,或pV≥10立方米·MPa的中压储运器.④中压废热锅炉或直径大于1m的低压废热锅炉.3、化工生产对化工容器的基本要求有哪些?答:1、安全方面的要求.(1)强度要求.(2)刚度要求.(3)稳定性要求.(4)耐蚀性要求.(5)密封性要求.2、经济方面的要求.(1)、尽量降低设备成本.(2)、操作、维修方便。
4、什么是强度？什么是刚度？化工容器除了有强度要求外，为什么还要有刚度要求？答：强度是指设备及其零部件抵抗外力破坏的能力.刚度是指容器及其零部件抵抗外力作用下变形的能力.如果容器在工作时,强度虽然满足要求,但却在外载作用下发生较大变形,则也不能保证其正常运行.例如:长压容器的壁厚,若根据强度计算的结果数值很小,在制造、运输及现场安装过程中容易发生较大变形,故应根据其刚度要求来确定壁厚.5、化工生产对换热类设备有哪些要求?答: ①应满足工艺条件所规定的温度、压力、流量等要求.②应具有较高的传热效率,换热器所用的材料传热性能要好,传热面积足够且流体阻力要小. ③应具足够的机械强度和刚度,整体结构可靠,节省材料.此外,还应便于制造、安装及维修。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
带入（a）式得相应的吊重为：
P
2012-12-8
N
max
28 . 1 kN
47
3 . 35
同理，钢索1允许的最大拉力是：
T max A1 29 . 5 kN
代入（b）式得相应的吊重为：
P T max 1 . 74 17 kN
比较，可知起重机的许可吊重应为 17kN。
1
N1
210 10
L / 2000
35 10 70 10
6
Pa Pa
6
36
温差应力
2012-12-8
37
温差应力
t t (tt t0 ) L s s (t s t0 ) L
为线膨胀 系数，
下标t为管子， s为壳体
2012-12-8 38
2012-12-8 6
例2-1 求截面1-1，2-2， 3-3上的轴力和应力， 画轴力图，已知 A=400mm2。
N 1 20 kN N
2
30 20 10 kN
N 3 40 30 20 50 kN
N1 A N2 A N3 20 10 400 10 10 10
16
1、弹性变形阶段、虎克定律
OA,比例极限σP (弹性极限),Q235-A 200MPa PL P L
E
E
L
A
L
EA
E 弹性模量，低碳钢 2.1)x105MPa EA 抗拉刚度
2012-12-8
E=(2.0-
17
横向变形
横向线应变
d d d1 d d
ν 横向变形系数或泊松比
2012-12-8
13
第二节 拉伸和压缩时 材料的力学性能
一、拉伸和压缩试验
室温、静载（缓慢加载）、小变形等 条件
金属标准试件，圆截面长试件标距 L=10d；短试件 L=5d，d=10mm。
2012-12-8 14
二、低 碳钢的 拉伸实 验及其 力学性 能
2012-12-8
15
2012-12-8
第二章 直杆的拉伸和压缩
一、对变形体作的三个假设 连续性假设 均匀性假设 各向同性假设
2012-12-8
1
2012-12-8
2
二、杆件基本变形
1、拉伸、压缩 2、弯曲
3、剪切 4、扭转
2012-12-8 3
第一节 直杆的拉伸与压缩
一、工程实例
2012-12-8
4
二、拉伸和压缩时横截面上的 内力
2012-12-8
22
4、颈缩阶段 （局部变形阶段）
（1）延伸率
P
100 %
L1 L L
100 %
δ≥5%为塑性材料；
δ<5%为脆性材料。
A A1 A
100 %
低碳钢：20-30%，铸铁：1% （2）截面收缩率ψ 低碳钢：60%
2012-12-8 23
反映材料力学性能的主要指标：
线应变或应变：
lim
u x
x 0
du dx
γ为剪应变或角应变，弧度 线应变ε由正应力σ决定
剪应变γ由剪应力τ决定。 2012-12-8
11
杆件受拉伸或压缩时的应变
L 绝对伸长ΔL， 相对伸长或线应变 L
2012-12-8 12
作 业 P92 第7题中（c）（d） 并画轴力图
2012-12-8 28
2012-12-8
29
六、温度对材料力学性能的影响
1、高温的影响 （1）高温对短期静载试验的影响
2012-12-8
30
（2）高温对长期加载的影响
碳钢超过400度，外力不变，但变形 随时间延续而不断增长，不可恢复。 蠕变条件：高温和应力
2、低温对材料力学性能的影响
低碳钢的弹性极限和屈服极限有所 提高，但延伸率降低，变脆
2012-12-8
18
2012-12-8
19
2012-12-8
20
2、屈服阶段、屈服极限σS
滑移线或剪切线 Q235-A σS =235MPa 名义屈服极限σ0.2：0.2%的塑性 应变所对应的应力
2012-12-8 21
3、强化阶段、强度极限σb
Q235-A σb =375500MPa
1、概念：附加内力， 简称内力
2、截面法
Fy 0 , N P 0, N P
轴力，拉为正，压为 负
2012-12-8 5
截面法步骤
1、在需要求内力处假想用一横截 面将构件截开，分成两部分； 2、以任一部分为研究对象； 3、在截面上加上内力，以代替另 一部分对研究对象的作用 4、写出研究对象的平衡方程式， 解出截面上的内力。
0
d1 d 2 x d d 1 1 d1 L
Ax
4
d
2
4
d1
2
d1 d 2 x 1 d1 L
2
L
2012-12-8
L
4 Pdx
0
Ed
2 1
d1 d 2 x 1 d1 L
3
1
6 3 6
50 MPa 25 MPa 125 MPa
2
400 10 3 50 10 400 10
轴力图
7
A 2012-12-8
3
6
三、拉伸和压缩时横截面上的 应力
1、应力
平均应力：
pC
P A
应力：
p lim
A 0
p C lim
强度性能：抵抗破坏的能力，用 σs和σb表示 弹性性能：抵抗弹性变形的能力， 用E表示 塑性性能：塑性变形的能力，用 延伸率δ和截面收缩率ψ表示
2012-12-8 24
三、铸铁拉伸 的应力-应变图
灰铸铁σb =205MPa
2012-12-8
25
四、低碳钢压缩的应力-应变图
2012-12-8
26
五、铸铁压缩的应力-应变图
F F
At As
40
F y FL F
2012-12-8
重量为G、长度为L、 横截面面积为A、弹 性模量为E的钢棒， 悬挂于顶壁，求自重 作用下钢棒的伸长量。
2012-12-8 41
第三节 拉伸和压缩的强度条件
一、极限应力、许用应力和安全系数 0 极限应力用σ0表示 许用应力以[σ]表示 n 安全系数n ，其值恒大于1
N ( x ) dx EA ( x )
0
当截面尺寸和轴力沿截面的变化 是平缓的，且外力作用线与轴线 重合，总体变形积分计算。
2012-12-8 33
例2-2 变截面圆锥杆两端的直径分别 为d1和d2。如果不计杆件的自重，求 在轴向拉力P作用下杆件的变形。
L
L
N ( x ) dx EA ( x )
2
4 PL
Ed 1 d 2
34
八、超静定问题
例2-3 三根同材料和截 面的钢杆一端铰接墙 壁上，另一端铰接在 一平板刚体上，其中 两侧钢杆长度为L， N1=N2，N3=N1+N2 而中间一根钢杆较两 侧的短δ=L/2000， 变形协调条件得到： 求三杆的装配应力。 L L 设E=210Gpa。
A1 N1
N
3
1 . 875 10
4
m
2
A3
1 . 25 10
4
m
2
A1 : A 3 2 : 1
A 1 2 A 3 2 . 50 10
4
m
2
由h/b=1.4
2012-12-8
b 1 b 2 13 . 4 mm
b 3 9 . 5 mm
2012-12-8 31
七、虎克定律 的应用
L PL EA
L NL EA
截面突变（如阶梯轴）和轴力突 变，应将杆件在截面突变处和轴 力突变处分断，分别求出各段的 变形，再相加，得到总体变形。
2012-12-8 32
d L
N ( x ) dx EA ( x )
L
L
温差应力
t t (tt t0 ) L s s (t s t0 ) L
t
FL L E t At FyL E s As
s
F y FL F
2012-12-8 39
t t (tt t0 ) L s s (t s t0 ) L
P
D
4
2
p 8 . 84 kN
N A
4P
d
2
34 . 7 10 Pa
6
44
强度足够
2012-12-8
例2-5 矩形截面阶梯轴，AD段和DB段横 截面积为BC段的两倍。矩形截面高度与 宽度之比h/b=1.4，材料许用应力 [σ]=160MPa。选择截面尺寸h和b
P A
A 0
正应力σ ，剪应力 τ
2012-12-8 8
2、拉伸和压缩时横截面上的应力
横截面上的正应力：
2012-12-8
N A
9
3、应力集中
这种在截面 突变处应 力局部增 大的现象 称为应力 集中
2012-12-8 10
四、应变的概念