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第一篇力学基础1

第一章刚体的受力分析及其平衡规律1

第一节力的概念及其性质2

一、力的概念2

二、力的基本性质2

第二节刚体的受力分析5

一、约束和约束反力5

二、刚体受力分析要领8

一、平面汇交力系的简化9

第三节平面汇交力系的简化与平衡9

二、平面汇交力系的平衡条件10

第四节力矩、力偶、力的平移定理12

一、力矩的概念12

二、力偶13

三、力的平移定理——力与力偶的联系14

第五节平面一般力系的简化与平衡16

一、平面一般力系的简化16

二、平面一般力系的平衡条件16

三、固定端约束的受力分析19

四、如何应用静力平衡方程21

三、如何建立直角坐标系21

五、静力学能够解决问题的范围21

一、如何确定研究对象21

第六节静力学问题求解方法小结21

二、如何画分离体受力图21

本章小结22

一、学习要点22

二、检测题23

习题24

一、变形与内力的概念28

二、变形的度量28

第一节弹性体的变形与内力28

第二章金属的力学性能28

三、直杆受拉（压）时的内力29

四、受拉（压）直杆内的应力31

第二节材料的力学性能32

一、拉伸试验32

二、压缩试验37

三、温度对材料的力学性能的影响38

四、金属的缺口冲击试验40

五、硬度试验41

六、弯曲试验42

一、学习要点43

本章小结43

二、检测题44

习题45

第三章受拉（压）构件的强度计算与受剪切构件的实用计算47

第一节受拉直杆的强度计算47

一、强度条件的建立与许用应力的确定47

二、强度条件应用举例48

第二节拉（压）杆连接部分的剪切和挤压强度计算49

一、剪切变形与剪力49

二、连接零件剪切强度的实用计算50

三、某些连接零件的挤压强度计算51

本章小结53

一、学习要点53

二、检测题54

习题54

第四章直梁的弯曲56

第一节弯曲概念与梁的分类56

一、弯曲变形的宏观表现与实例56

二、梁的几何形状和名称56

三、梁上的外力、梁的支座及分类57

一、梁横截面内的两种内力59

第二节梁的内力分析59

二、剪力与弯矩的计算61

第三节纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件66

一、梁横截面内任意指定点处的正应力67

二、正应力的强度条件71

三、梁的合理截面75

第四节直梁弯曲时的剪应力75

一、矩形截面梁75

二、工字形截面梁76

三、环形截面梁76

四、实心圆截面梁77

二、梁的弹性曲线78

第五节梁的变形——梁弯曲时的位移78

一、梁的挠度和转角78

三、梁的刚度校核79

本章小结81

一、学习要点81

二、应掌握的运算方法83

习题83

第五章圆轴的扭转85

第一节圆轴扭转时所受外力的分析与计算85

一、搅拌轴的三项功能85

一、纯剪切86

第二节纯剪切、角应变、剪切虎克定律86

二、n、p、m之间的关系86

二、角应变88

三、剪切虎克定律88

第三节圆轴在外力偶作用下的变形与内力89

一、变形分析89

二、扭转剪应力及其分布规律89

四、扭矩与扭转变形d？/dx之间的关系90

五、扭转剪应力的计算公式90

三、横截面的内力矩——扭矩90

六、扭转角的计算91

第四节圆轴扭转时的强度条件与刚度条件92

一、圆轴扭转时的强度条件92

二、圆轴扭转时的刚度条件92

本章小结95

一、学习要点95

二、检测题96

习题97

一、金属原子结构的特点与金属键99

第一节金属的晶体结构99

二、金属的晶体结构99

第二篇压力容器99

第六章压力容器与化工设备常用材料99

第二节铁碳合金100

一、什么是铁碳合金100

二、铁碳平衡状态图102

三、过冷奥氏体的恒温转变103

四、钢的热处理105

第三节碳素钢107

一、碳钢的分类和牌号107

二、碳钢的性能108

三、碳钢的品种108

二、低合金钢113

第四节合金钢113

一、合金元素对钢材性能的影响113

三、高合金钢118

第五节压力容器用钢板的检验121

第六节锻件与紧固件123

一、锻件123

二、紧固件125

第七节铸铁127

一、铸铁的分类127

二、灰铸铁128

三、球墨铸铁129

四、可锻铸铁130

五、耐蚀铸铁131

六、耐热铸铁132

第八节铜及铜合金133

一、加工铜133

二、加工黄铜133

三、青铜134

四、白铜135

五、铸造铜合金135

第九节铝及铝合金136

一、变形铝及铝合金的分类和牌号136

六、铜及铜合金用于压力容器时的规定136

二、变形铝及铝合金的性能和用途138

第十节钛及钛合金139

一、分类与牌号139

二、性能特点139

三、应用140

习题140

第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力与二次应力142

第一节回转壳体中的薄膜应力142

一、容器壳体的几何特点142

二、回转壳体中的拉伸应力144

一、平板的变形与内力分析149

第二节圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力149

二、弯曲应力与薄膜应力的比较和结论151

第三节边界区内的二次应力151

一、边界应力产生的原因151

二、影响边界应力大小的因素152

三、边界应力的性质153

四、回转壳体内部的边界应力154

第四节强度条件154

一、对薄膜应力的限制154

二、对一次弯曲应力的限制158

三、对二次应力的限制160

本章小结161

一、学习要点161

二、检测题162

习题163

第八章内压容器164

第一节设计参数的确定164

一、容器直径164

二、工作压力与设计压力p164

三、设计温度t165

五、许用应力［σ］t166

四、计算压力pc166

六、焊接接头系数？171

第二节内压容器筒体与封头厚度的计算171

一、内压圆筒的五种厚度及其确定方法171

二、内压凸形封头厚度计算175

三、内压锥形封头厚度计算179

四、平板形封头182

五、计算厚度的通用式185

第三节在用压力容器的强度校核185

一、在用压力容器强度校核的原则185

二、强度校核的思路、公式和举例186

三、在用压力容器的许用内压表194

第四节容器筒体与封头的尺寸和质量194

一、圆柱形筒体的容积、内表面积和质量194

二、标准椭圆形封头的容积、内表面积和质量196

三、锥形封头的几何量与质量198

第五节容器壳体在材料使用上的规定202

一、钢板用前的验收202

二、压力容器在选材、用材上的规定202

本章小结204

一、学习要点204

二、关于锥壳厚度计算方法的说明205

三、检测题206

习题207

第九章外压容器与压杆的稳定计算209

第一节稳定的概念与实例209

一、稳定的概念209

二、“稳定”问题实例209

第二节外压圆筒环向稳定计算210

一、临界压力的计算210

二、材料的σ-ε曲线在稳定计算中的应用212

三、许用外压的计算213

一、外压球壳与凸形封头的稳定计算224

第三节封头的稳定计算224

二、外压带折边锥形封头的稳定计算228

三、防止内压凸形封头失稳的规定229

第四节真空容器加强圈的计算230

一、真空容器加强圈所需最小截面惯性矩的计算231

二、真空容器加强圈实际提供的截面惯性矩的计算233

第五节压杆稳定计算简介235

一、理想压杆的临界载荷235

二、临界应力欧拉公式的适用范围236

三、柔度λ＜λp的压杆临界应力的计算238

四、压杆稳定的实用计算239

一、什么情况下需要校核圆筒的轴向稳定性242

二、轴向稳定许用应力的确定242

第六节圆筒的轴向稳定校核242

本章小结244

一、学习要点244

二、检测题244

习题245

一、法兰连接的密封原理247

二、法兰连接受力分析及其实用结论247

第一节压力容器法兰连接247

第十章法兰连接247

三、压力容器法兰标准249

第二节管法兰连接273

一、管法兰273

二、密封垫片286

三、紧固件294

第十一章人孔、手孔、视镜和液面计298

第一节人孔和手孔298

一、容器上开设人孔、手孔的规定298

二、碳素钢与低合金钢人孔、手孔298

三、不锈钢人孔、手孔308

一、视镜311

第二节视镜与液面计311

二、液面计313

第十二章开孔补强与设备凸缘324

第一节开孔补强324

一、问题的提出——容器接管附近的应力集中324

二、补强结构与计算326

三、容器上开孔及补强的有关规定335

第二节设备凸缘337

一、法兰凸缘337

二、管螺纹凸缘339

一、鞍式支座的结构与类型340

第十三章容器支座340

第一节卧式容器支座340

二、鞍座尺寸与质量341

三、鞍座的选用344

四、鞍座标记345

第二节立式容器支座346

一、耳式支座346

二、支承式支座353

三、腿式支座359

一、焊接接头363

第一节焊接接头及其分类363

第十四章容器的焊接结构363

二、压力容器上的焊接接头分类365

第二节压力容器中的焊接接头366

一、容器筒体的纵向、环向对接接头及钢板的拼接接头366

二、筒体与封头连接的非对接接头369

三、容器法兰与筒体连接的焊接接头370

四、管法兰与接管的焊接接头372

五、接管与壳体的焊接接头373

六、法兰凸缘与壳体的焊接接头377

二、焊接检验要点378

一、焊接接头缺陷378

第三节焊接接头的检验378

第四节焊接材料379

第十五章压力容器的监察管理与定期检验383

第一节压力容器的监察管理383

一、对压力容器实施监察管理所依据的法规文件383

二、《容规》的适用范围383

三、压力容器的划类384

四、压力容器的设计管理与制造管理386

五、压力容器的使用管理387

二、定期检验的类别和期限388

一、定期检验的目的388

第二节压力容器的定期检验388

三、定期检验的内容和要求389

四、压力容器的安全状况等级389

五、压力试验390

六、气密试验391

第三篇典型化工设备392

第十六章管壳式换热器392

第一节管壳式换热器的总体结构392

一、固定管板式换热器392

二、浮头式换热器392

三、U形管式换热器395

四、填料函式换热器396

第二节管壳式换热器的主要零部件397

一、壳体397

二、管箱402

三、管束402

四、管板407

五、波形膨胀节410

六、折流板和支持板及其固定结构417

七、其他结构420

第二节整块式塔盘的板式塔422

第一节概述422

第十七章板式塔422

一、定距管支承式塔盘423

二、重叠式塔盘424

三、塔盘圈与密封结构425

四、降液管、溢流堰、出口液封盘427

第三节分块式塔盘板式塔429

一、组装结构429

二、塔盘板与通道板430

三、分块式塔盘的支持结构431

四、塔盘、出口堰、降液板、受液盘的固定431

第四节板式塔的其他结构438

一、板式塔盘上的进料管438

二、塔顶吊柱439

三、裙式支座442

四、塔的保温装置444

三、搅拌传动装置446

二、传热装置446

第二节釜体及传热装置446

一、釜体的尺寸446

一、釜体446

第一节反应釜的总体结构446

第十八章反应釜446

二、釜体的传热装置457

第三节传动装置462

一、总体结构——传动装置的系统组成462

二、凸缘法兰462

三、安装底盖463

四、机架466

五、传动轴469

六、联轴器470

七、填料密封472

八、机械密封473

九、公差与配合的基础知识478

第四节搅拌装置484

一、搅拌器的功能484

二、搅拌器的液体流动状态485

三、常用搅拌器的形式、主要尺寸和特性参数485

附录型钢490

一、工字钢490

二、槽钢491

三、等边角钢492

四、不锈钢等边角钢495

检测题与习题的参考答案497