《过程容器设计》教学大纲

1、过程容器设计教学大纲Process Vessel Design制订单位：机械工程学院化机系适用专业：过程装备与控制工程执笔人：任建民使用年级： 06-08 级一、课程性质和教学目的课程性质：过程装备与控制工程专业核心课程。教学 目 的 ：使 学生 掌握过程容器设计的基本原理和方法，并要求学生能够采用合理的方法对过程容器主要另部件进行强度设计和稳定性校核，能够从材料、 强度、结构、制造、检验等方面对以上的工程设计进行综合分析。二、课程教学内容1第一章压力容器导言1 1压力容器总体结构1 2压力容器分类1 3压力容器标准2第二章压力容器应力分析2 1回转薄壳应力分析2 2厚壁圆筒应力分析2 3平板

2、应力分析2 4壳体的稳定性分析2 5典型局部应力3 第三章压力容器材料及环境和时间对其性能的影响3 1压力容器材料3 2压力容器制造工艺对钢材性能的影响3 3环境对压力容器用钢性能的影响3 4压力容器材料的选择4第四章压力容器设计4 1概述4 2设计准则4 3常规设计4 4分析设计14 5疲劳分析三、课程教学基本要求1了解压力容器的总体结构，国内外主要压力容器规范，掌握压力容器的分类。2掌握回转壳体几何特性的基本定义及主曲率半径的计算，熟练运用无力矩理论的基本方程计算典型壳体的薄膜应力，正确理解无力矩理论的应用条件、不连续效应的概念、不连续分析的基本方法和不连续应力的特性。3. 熟悉厚壁圆筒在

3、内压作用下应力的计算及应力基本特征，掌握厚壁圆筒温差应力的分布规律， 正确判断压力与温差同时作用时组合应力危险点的位置，理解弹塑性应力的概念及提高屈服承载能力的措施，掌握屈服、爆破压力计算公式。4. 理解薄板弯曲理论的基本假设及其含义，了解求解圆板轴对称弯曲问题的基本原理和步骤，掌握圆平板在常用边界条件和几种简单载荷作用下的应力和挠度计算，了解用叠加法对实际容器结构中环板弯曲应力的计算方法。5. 了解外压容器失稳破坏的特点，掌握弹性失稳、非弹性失稳、临界压力、临界长度等概念及典型受载条件下圆筒临界压力（或应力）的计算公式。一般了解其他回转薄壳的临界压力计算。6. 了解局部应力的计算方法，正确理

4、解壳体开孔接管产生应力集中的原因， 并能计算某些典型载荷作用下的球壳、圆柱壳与接管连接处的应力集中系数或最大应力，掌握降低局部应力的措施。7掌握压力容器常用钢材的类型特点，一般了解有色金属和非金属材料。8. 理解应变硬化、冷加工和热加工、各向异性、应变时效、焊接应力与变形等概念，熟悉减少焊接应力和变形的措施、焊接接头常见的缺陷及检验方法。9 了解环境因素对压力容器用钢性能带来的影响，掌握蠕变、回火脆化、氢腐蚀和氢脆等概念及应力腐蚀的特征、常见形式和预防措施。10 了解压力容器用钢的基本要求及选材应考虑的因素。11 了解压力容器的设计要求、设计文件和设计条件。12 了解压力容器的失效形式和失效设

5、计准则。13 掌握常规设计的设计思想、弹性失效设计准则、内压圆筒的强度计算、设计参数确定、外压圆筒图算法的原理和加强圈的设计计算、各种封头的力学特性及合理选用、法兰连接的密封设计和强度计算的沃特斯法、开孔补强设计、压2力试验，了解高压密封的形式和特点、安全泄放装置的原理和形式及焊接结构设计中的一些问题。14了解分析设计的基本思路，掌握应力分类、应力强度及其计算的步骤、应力强度的限制。15. 一般了解疲劳分析四、课程教学环节课程教学环节包括：课堂讲授、作业、工程设计举例、实验、实习。（一）课 堂讲授着重讲授压力容器设计的基本原理和方法，尽可能采用多媒体教学手段，增加信息量、提高教学效果， 在讲授

6、设计方法时，尽可能贴近 现行设计规范，满足应用型人才培养目标的需要。（二）作业通过作业帮助同学理解掌握基本原理，并培养学生应用基本原理解决实际问题的能力。（三）工程设计举例通过引入工程设计实例，帮助同学树立工程概念，熟悉有关压力容器规范与标准，正确理解和掌握安全性、经济性、设计、材料、制造、检验之间的辨证关系。（四）实验通过实验使同学掌握压力容器应力分析的一种基本方法以及典型压力容器的失效形式，培养同学的科学态度和实践技能。（五）实习通过实习使学生了解压力容器基本结构及制造检验的全过程，为更好地学习专业课程及走向工作岗位打下基础。（六）考核方式为调动学生学习的积极性，采用期末考试和平时考核相结

7、合的考核方式。总成绩为100 分，其中期末考试占80%，出勤、作业、测验、实验占20%。五、本课程与其它课程的联系与分工压力容器设计涉及力学、材料学、制造工艺学等诸多方面，因此学习该课程必须先修机械制图、工程力学、工程材料学、机械设计基础等专业基础课，同时压力容器设计也是过程设备设计的重要组成部分。3六、实验教学内容及其要求1. 内压容器应力测定实验掌握电 阻应变仪测量应变及计算应力的原理及方法，了解压力容器 应力的分布规律。2. 外压容器失稳实验了解外压容器失稳破坏现象及破坏后的形态，验证临界压力理论计算公式。3. 内压容器爆破实验测定爆破压力并与理论计算结果进行比较，观察断口形貌并作宏观分析。七、建议学时分配教学内容建议学时备注压力容器导言4压力容器应力分析20压力容器材料及环境和时6间对其性能的影响压力容器设计24习题课4根据学习状况安排实验6八、建议教