1零部件受力分析

理论力学主要研究力的外效应。 ●力对物体的效应取决于力的三要素：①大小；②方向；③作用点。
力的作用点即力的作用位置。一般并非一个点。
如两物体直接接触时的压力为面分布力，重力为体积分布力。若分布面积很小 或研究力对物体的外效应时可将其简化为作用于接触面中心或重心的集中力。
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工程力学
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工程力学
1.2 约束、约束反力
二、几种机械设备上常见的约束：
1、柔软体约束（链条、皮带、钢丝绳等）
D
A C
T B
G 用钢丝绳通过定滑轮匀速起吊重物
T
TA D
A
TB
C
B
G
吊环及重物受力
柔性约束示意图
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工程力学
1.2 约束、约束反力
二、几种机械设备上常见的约束：
Ft Fr
5、力的可加可消性——对受力刚体，可加上或去掉一个平衡力系， 而不改变原力系对刚体的外效应（作用在刚体上的平衡力系中 各力的外效应互相抵消了）。
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工程力学
§1、零部件受力分析
1.1 受力分析概述：
四、力的平衡条件
T
1、二力平衡定理——作用在刚体上的两个力，使刚体
保持平衡的充要条件为：等值、反向、共线 ：
工业出版社 6《化工设备机械基础》，唐尔韵、詹长福编，中央广播电视大学
出版社 7 《化工设备机械基础》，董大勤编，化学工业出版社 8 《材料力学》，刘鸿文编，高等教育出版社 9 《材料力学》，于绶章编，高等教育出版社
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工程力学
第一篇 工 程 力 学
理论力学：研究物体机械运动一般规律 材料力学：研究构件承载能力
3、铰链约束
（1）、固定铰链支座约束
N Ny
Nx
根据光滑接触面约束力的特点： 光滑铰链给被约束物体的力必沿着接 触点的公法线，且只能是压力。
由于接触点在圆周上的位置不易 确定，所以可将约束力用两个正交分 力Nx、Ny表示
固定支座--约束物固定不动的铰链。如轴承座即此。
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工程力学
AG B
G NA NB
A
B
特点：只受压，不受拉，沿 接触点处的公法线而指
向物体，一般用N表示。
又叫法向反力。
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工程力学
1.2 约束、约束反力
二、几种机械设备上常见的约束：
2、光滑面（线）约束
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工程力学
1.2 约束、约束反力
二、几种机械设备上常见的约束：
§1、零部件受力分析
1.1 受力分析概述：
三、力的性质
4、力的可分性——利用平行四边形法则也可将作用于物体上的
一个力分解为两个力（有无穷多解）。工程上常将一力分解为
互相垂直的两个分力（正交分力），称为正交分解。如下图所
示：
F
F—切削力（横向切削即切槽）； Ft=Fsinα—切削抗力； Fr=Fcosα—吃刀抗力。
如用钢丝绳起吊重物： （1）T=G—匀速升降或静止； （2）T＞G—加速上升； （3）T＜G—加速下降。
G
●二力体（杆）：只受两个力作用而保持平衡的物体（或杆件）。 ●二力杆未必为直杆。
二力杆上两外力的作用线与两力作用点而与杆的实际形状无关。
2、三力平衡汇交定理——某刚体受三个力作用而处于平衡状态，若其
如：机器上的轴：挠度≤5/1000跨距；转角≤（0.5~1）°/m。 变形固体——材料力学中研究物体变形时不能将物体视为刚体。 合力与分力——若一个力与一个力系等效则这个力是此力系的合力，此
力系中各力称为这个力的分力。 力的合成——由分力求合力。 力的分解——由合力求分力。
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工程力学
§1、零部件受力分析
1.1 受力分析概述：
三、力的性质： 1、力的成对性（作用与反作用定律）——两个物体之间的作用 力与反作用力总是成对存在，且等值、反向、共线，分别作用 在两个物体。
2、力的可传性——作用在刚体上的力，可沿其作用线移到刚体上 任意一点而不改变此力对刚体的外效应（只适用于刚体）。
作用在刚体上的力的的三要素是：力的大小、方向和作用线。
1、柔软体约束（链条、皮带、钢丝绳等）
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工程力学
1.2 约束、约束反力
二、几种机械设备上常见的约束：
2、光滑面（线）约束
N
面间摩擦力远小于其它各力时可忽略不计而认
为接触面是光滑的。
光滑接触面给被约束物体的力，方向必沿着 t 接触面在接触点的公法线，并且只能是压力（不
A
t
能互相嵌入）。
1.2 约束、约束反力
二、几种机械设备上常见的约束：
3、铰链约束
（1）、固定铰链支座约束
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工程力学
1.2 约束、约束反力
二、几种机械设备上常见的约束：
3、铰链约束 （1）、固定铰链支座约束
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工程力学
1.2 约束、约束反力
二、几种机械设备上常见的约束：
1、柔软体约束（链条、皮带、钢丝绳等）
柔索给被约束物 体的力，方向一定 沿着柔索的中心线 且背离被约束的物 体，并且只能是拉 力。
●理想柔索忽略刚性，不计重力，绝对柔软且不可伸长。
特点：只受拉，不受压，不能抗拒弯矩，限制物体沿 柔性体伸长的方向运动。
化工机械包括机器与设备两大类。本课程只讲述容器与设备部分。 化工容器通常是用来贮存物料的。 化工设备则是在化工生产中用于传热、传质和化学反应等过程的
装置，如换热器、反应器等。 由于化工设备都要用容器做外壳，所以容器也是化工设备
的基本组成部分。容器与设备都是化工生产中的重要技术装备， 在石油、轻工、冶金、核能以及农副产品的加工中广泛应用。
6．液面计：用于观察或监控液位的部件（属安全附件，此外还有安 全阀、压力表等）。
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P273
一、绪 论
一、绪 论
三 、目的和意义
合理设备可以简化流程，降低成本 设备的结构和材质 具备基本工程力学知识 了解化工设备常用材料特性 掌握化工设备的设计计算，及典型机械传动。
本课程属于化工/工程等专业的基础课程；其目的是介 绍和分析化工设备及其零部件的受力,受力构件的变形规律及 其强度、刚度和稳定条件，常见材料，传动装置，容器、塔 设备及反应釜的机械设计方法等内容，从而获得必要的机械 基础知识，初步具有压力容器和化工设备的设计能力。
构件(设备及其零部件)承受荷载能力满足以下三个条件： 1．要有足够抵抗外力破坏的能力,即要有足够的强度。 (强度: 构件抵抗破坏的能力) 2．在外力作用下不发生超出许可的变形,即要有一定的刚度。 （刚度：构件抵抗变形的能力） 3．在外力作用下不能保持它原有的几何形状而不致突然失去 原形，即具有充分的稳定性。 （稳定性：构件保持原有平衡形态能力）
五、参考书目
1《化工设备设计基础》，周志安、尹华杰等编，化学工业出版社 2《 化工设备机械基础》，陈国桓主编，化学工业出版社 3《工程力学》 ，朱熙然主编，上海交通大学出版社 4《化工设备机械基础》，刁玉玮、王立业编，大连理工大学 出版
社 5《化工设备机械基础》， 《化工设备机械基础》编写组编，石油
§1、零部件受力分析
1.1 受力分析概述：
一、力的概念
●力的表示法：
（1）黑体字母，如：W、R、F等。相应的普通体字母R、F表示其大小。
（2）有向线段:
A
F B
说明：以解析法计算力的大小时，线段AB长度可不按比例画出。 力的单位——集中力：N、KN；面分布力：N/m2（Pa）、Mpa、 Gpa
二、几个基本的概念
锥壳体、球壳体、椭圆壳体、矩形壳体等等。而封头有椭圆形封头、
半球形封头、碟形封头、锥形封头及平板封头等。
2．接管：是介质进出容器的通道。
3．法兰：是容器及接管的可拆连接装置，分为设备法兰和管法兰 （属主要受压元件）。
4．支座：是用于支承容器的部件。
5．人孔、手孔：是为便于制造、检验和维护管理而设置的部件（属 主要受压元件）。
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工程力学
§1、零部件受力分析
1.1 受力分析概述：
三、力的性质
3、力的可合性——作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。 此合力也作用在该点，其大小和方向由这两力为邻边构成的平行 四边形的主对角线确定。
—力的平行四边形法则或三角形法则
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工程力学
1零部件受力分析
讲者
一、绪 论
一、绪 论
化工机械（化工生产的技术设备）是实现化工生产的手段。化学 工业的发展是化工机械发展的动力，而化学工业的发展，不仅和 化学工艺过程有关，在很大程度上还取决于化工机械的发展。
例：70年代高压透平压缩机的发展，使合成氨生产达到大规模低 能耗的水平；超高压容器的进展，使高压聚乙烯，人工合成金刚 石等原来难以实现的生产工艺成为现实等等。
力系——作用在物体上的许多力（两个或两个以上）。 平衡力系——若物体在力系的作用下处于平衡状态，则这个力系称为
平衡力系。
平衡力系是对物体作用的外效应等于0的力系。
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工程力学
§1、零部件受力分析
1.1 受力分析概述：
二、几个基本的概念
平衡——物体相对于地面静止或做匀速直线运动。 等效力系——两个力系对同一刚体的作用效果相同，称为等效力系。 刚体——尺寸和运动范围远大于其变形量时可视为刚体。