《化工设备机械基础》期末复习纲要

化工设备机械基础,2010年期末复习纲要,与化工相关非机械类专业的选修课程； 主要化工设备的机械知识和化工设备设计的专业知识。,内容,内容2：动力学，第8-13章，（第18章）,第一部分：化工材料,材料与物料区别，本课程中所指的材料主要是用于工程结构、承受机械力的材料。 承载能力（承受载荷）： 强度：抵抗断裂的能力； 刚度：提抗变形能力（往往指弹性变性） 稳定性：大变形，结构形状发生明显变化。 在材料力学部分和化工容器这两大部分哪些章节讲述这些指标？ 计算公式如何？和解题思路,涉及：材料机械性能表征指标、测试方法、典型化工材料与材料热处理,第一部分：续,材料力学性能测试： 标准试样：拉伸试样2种 （圆截面，矩形截面），压缩试验1种 测试方法：试样在试验机上夹紧，缓慢加载加载，记录载荷、变形 拉伸曲线，应力-应变曲线：4个阶段，如何从应力-应变曲线上求得材料性能指标，最多有几个，2类力学性能指标 中各有几个指标 塑性材料与脆性材料概念 材料的基本性能：常温、静载,四种典型的拉伸压缩试验： 典型塑性材料，拉伸 典型塑性材料压缩 非典型塑性材料的拉伸 脆性材料拉伸 脆性材料压缩 典型塑性材料的拉伸与压缩比较 典型塑性材料拉伸与典型脆性材料压缩比较 非典型塑性材料的屈服极限问题,图2-13,高温、静载、短时间对材料的影响：力学性能与温度的关系 高温、静载、长时间对材料的影响 构件的变形没有受到限制：蠕变，结果是外力不变，变形随时间增大； 构件的变形受到限制：应力松弛，结果是构件没有变形，但能承受的外力逐渐减小 蠕变、应力松弛的影响：泄漏，断裂 虎克定律与材料力学实验的关系 材料在外力作用下的变形的平面假设与材料试验的关系,第一部分：续,化工材料 化工行业的特点 化工设备的材料要有哪些特点 化工设备设计与工艺设计的联系体现在哪些方面； 化工设备的机械设计与工程制图的关系：结构设计与机械设计 化工设备材料的选材应该注意的问题和选材基本原则；,化工材料的分类： 铸铁：离心泵、压缩机等用材； 碳钢：结构钢，普通碳钢，优质碳钢，压力容器专用的优质碳钢，常用的钢材牌号 合金钢：不锈钢，耐酸钢，合金元素与防腐机制 非金属材料 晶格类型与钢材性能： 三种晶胞/晶格特点； 结晶过程：成核、成长、结晶完成与晶界的形成 化学中的结晶，重结晶、同素异构转变 纯铁的同素异构转变温度 钢（铁与碳）的同素异构转变,第一部分：续,影响结晶过程因素：冷却速度、碳含量、合金元素含量、杂质含量； 碳钢的常见的4种结晶组织、性能； 碳的状态：化合、固溶 4种组织的含碳量 4种组织在铁碳合金状态中的位置：温度与含碳量 铁碳合金状态图： 绘制机理：平衡相图，横坐标为含碳量，纵坐标为为温度，不同区域和线条表示不同相和结晶与再结晶曲线温度 碳钢热处理技术的基础 热处理温度升温范围与铁碳合金状态图中的位置,碳钢常用的热处理： 常见碳钢的分类、牌号、品种与应用场合； 不锈钢的定义、腐蚀机理； 常见合金钢的分类、牌号、品种与应用场合；,第二部分：静力学、材料力学,力的效应： 外效应：求外力，通过约束分类简化求外力； 内效应：外力作用造成材料内部有相互作用力，内效应是材料破坏的直接原因； 根据外效应的形式，分成4种基本变形，来求材料的内效应。 求解内效应的方法： 截面法：延续静力学的平衡概念，内力转化为外力，来求解某个截面的内力 考虑内力在截面上分布的必要性：应力、正应力、剪应力 为求解内力沿着不同截面位置的变化情况，提出内力图、内力图的画法，最大内力截面,总体思路： 工程问题归结为力学模型求外力（支座反力）内力图与最大内力（内力图）数学模型（强度条件公式、刚度条件公式）三类问题使用限制说明 静力学 约束、研究对象、分离体、受力图（解除约束与加上约束反力的关系）、平衡方程 平面汇交力学：只能求解2个未知数 平面一般问题：能求解3个未知数 力矩与力偶问题,第二部分：续,杆的拉伸与压缩： 强度和刚度的计算公式； 三类问题概念和解决方法； 拉伸与压缩的虎克定律；,强度条件：,刚度条件：,胡克定律：,杆件变形计算公式：,第二部分：续,平面弯曲： 平面弯曲构成； 梁的形式和载荷分类； 受常见载荷的常见梁的内力的求法和内力图； 梁的中心线、截面、横截面、中性层、中性面、纯弯曲； 内力方向的规定； 强度计算公式和刚度计算公式； 圆形截面、矩形截面和型钢的截面的惯性距； 梁弯曲三类问题、求解的公式变形与解题思路；,强度计算公式：,强度条件：,近似绕曲线方程的推导：,由微积分学推导，曲线yf(x)上任一点的曲率为：,得到绕曲线近似方程：,取正,取负,平面弯曲量的刚度条件：,第二部分：续,剪切： 涉及剪切强度和挤压问题； 焊缝的剪切强度计算；,剪应力计算公式：,横截面上的内力：剪力，N,横截面的面积，m2,剪应力，MPa,剪切强度条件 ：,许用剪应力，MPa,挤压力，N,挤压面积，m2,挤压应力sjy的计算公式，假设在接触面上均匀分布：,挤压许用应力，Mpa，规定：,焊缝强度计算（按剪切）：,剪应力,焊缝长度,板厚度,拉力,扭转： 扭转的扭距与第一章涉及的力偶概念、平面弯曲章节涉及的力距这三个概念之间的区别与联系； 内力图与方向规定； 簿壁圆筒的扭转与剪应力互等、剪切的虎克定律； 扭转问题的强度、刚度计算公式,扭距的方向：右手螺旋法则，拇指向外为正。 外力偶距的计算：,由电机产生的力偶距计算：,电机功率，w,扭距，Nm,角速度，弧度/秒，rad/s,角速度与转速的关系：,扭距m0:,kNm,电机功率，kW,电机转速，r/min，也叫rpm,剪切虎克定律：,剪切弹性模量，MPa,剪应变，,当剪应力不超过材料的剪切比例极限p，剪应力与剪应变成正比。,拉伸弹性模量E与剪切弹性模量G的关系：,拉伸弹性模量,泊松系数,第三部分：压力容器,基本概念： 压力容器的组成、分类方法；压力容器的设计方法；公称直径和公称压力； 内压容器： 簿壁容器，强度理论与簿壁容器圆筒的壁厚计算公式； 掌握圆筒和球的壁厚计算公式； 熟练掌握计算公式参数的含义和选用方法； 壁厚计算与压力试验； 三类问题概念； 各种厚度概念； 常见封头的类型；,6.3 内压簿壁壳体的厚度设计,由第三强度理论，得到筒体的强度条件公式：,由上式得到理论计算厚度：,理论计算壁厚,筒体内径,设计温度下的许用应力,纵向焊缝系数,D,Di,d,c,筒体设计厚度dd：,壁厚附加量,水压实验：,三类问题：,设计问题：,校核问题：,设计载荷问题：,第三部分：续,外压容器： 稳定性和外压容器的稳定性概念； 了解外压容器的计算方法； 解析法和图解法，解析法的计算流程和核心问题； 比较外压圆筒的稳定性计算与平面弯曲章节的强度计算的区别； 加强圈的作用和加强圈的计算；,长圆筒许用压力计算公式,长圆筒的壁厚设计公式：,临界长度Lcr：是圆筒的“长”和“短”的区分长度。一般认为，长圆筒的两端封头对中央筒体部分没有支撑作用，而短圆筒则两端封头有支撑筒体作用。,短圆筒的许用压力计算公式：,短圆筒的壁厚