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第一篇 力学基础2

第一章 刚体的受力分析及其平衡规律2

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

第三节 平面汇交力系的简化与平衡9

一、平面汇交力系的简化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13

一、力矩的概念13

二、力偶13

三、力的平移定理——力与力偶的联系15

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17

三、固定端约束的受力分析20

第六节 静力学问题求解方法小结22

本章学习要点23

习题及习题答案24

复习自检题与思考题及其答案29

第二章 金属的力学性质32

第一节 弹性体的变形与内力32

一、变形与内力的概念32

二、变形的度量32

三、直杆受拉（压）时的内力33

四、受拉（压）直杆内的应力35

第二节 材料的力学（机械）性能37

一、拉伸试验37

二、温度对材料的力学性能的影响43

三、金属的缺口冲击试验45

四、硬度试验46

五、弯曲试验47

本章学习要点48

习题及习题答案51

复习自检题与思考题及其答案52

第三章 受拉（压）构件的强度计算与受剪切构件的实用计算54

第一节 受拉直杆的强度计算54

一、强度条件的建立与许用应力的确定54

二、强度条件应用举例55

第二节 拉压中的静不定问题58

一、静不定问题的判定及其解决途径58

二、化工设备与管路中的热应力60

第三节 拉（压）杆连接部分的剪切和挤压强度计算65

一、剪切变形与剪力65

二、连接零件剪切强度的实用计算66

三、某些连接零件的挤压强度计算66

本章学习要点69

习题及习题答案71

复习自检题与思考题及其答案74

第四章 直梁的弯曲75

第一节 弯曲概念与梁的分类75

一、变曲变形的宏观表现与实例75

二、梁的几何形状和名称76

三、梁上的外力、梁的支座及分类77

第二节 梁的内力分析78

一、梁横截面内的两种内力78

二、剪力与弯矩的计算81

三、剪力图与弯矩图84

第三节 纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件88

一、梁横截面内任意指定点处的正应力88

二、正应力的强度条件94

三、梁的合理截面96

第四节 直梁弯曲时的剪应力97

一、矩形截面梁97

二、工字形截面梁98

三、环形截面梁99

四、实心圆截面梁99

第五节 梁的变形——梁弯曲时的位移99

一、梁的挠度和转角100

二、梁的弹性曲线100

三、梁的刚度校核102

本章学习要点104

习题及习题答案106

复习自检题与思考题及其答案108

第五章 圆轴的扭转110

第一节 圆轴扭转时所受外力的分析与计算110

一、搅拌轴的三项功能110

二、n、p、m之间的关系111

第二节 纯剪切、角应变、剪切虎克定律112

一、纯剪切112

二、角应变113

三、剪切虎克定律114

第三节 圆轴在外力偶作用下的变形与内力114

一、变形分析114

二、扭转剪应力及其分布规律115

三、横截面的内力矩——扭矩115

四、扭矩与扭转变形dφ/dx之间的关系116

五、扭转剪应力的计算公式116

六、扭转角的计算117

第四节 圆轴扭转时的强度条件与刚度条件117

一、圆轴扭转时的强度条件117

二、圆轴扭转时的刚度条件118

本章学习要点121

习题及习题答案122

复习自检题与思考题及其答案124

第二篇 化工容器126

第六章 化工设备常用金属材料126

第一节 铁碳合金——碳钢与铸铁126

一、铁碳合金的组织结构与其性能的关系126

二、碳钢与铸铁的分类、牌号、性能及应用130

第二节 合金钢138

一、低合金钢138

二、高合金钢140

第三节 有色金属及其合金143

一、铜及其合金143

二、铝及其合金144

三、钛144

四、铅145

第四节 金属的腐蚀与防护146

一、腐蚀的定义及分类146

二、常见的几种腐蚀及其控制方法147

本章学习要点152

习题及习题答案152

第七章 压力容器中的薄膜应力与弯曲应力156

第一节 回转壳体中的薄膜应力156

一、容器壳体的几何特点156

二、回转壳体中的拉伸应力158

第二节 圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力163

一、平板的变形与内力分析163

二、弯曲应力与薄膜应力的比较和结论166

第三节 边界区内的二次应力166

一、边界应力产生的原因166

二、影响边界应力大小的因素167

三、边界应力的性质168

四、回转壳体内部的边界应力169

第四节 强度条件169

一、对薄膜应力的限制（即薄膜应力强度条件）169

二、对一次弯曲应力的限制173

三、对二次应力的限制175

本章学习要点176

习题及习题答案178

复习自检题与思考题及其答案180

第八章 压力容器的强度计算182

第一节 概述182

一、压力容器的主要受压元件182

二、强度计算的内容182

第二节 容器设计182

一、内压圆筒壁厚的确定182

二、内压圆筒的计算应力与最大允许压力187

三、内压凸形封头壁厚的确定188

四、内压锥形封头壁厚的确定196

五、平板形封头202

六、设计参数的确定202

第三节 在用压力容器的强度校核208

一、在用压力容器强度校核的原则208

二、强度校核的思路、公式和举例208

本章学习要点212

习题及习题答案214

复习自检题与思考题及其答案216

第九章 容器与压杆的稳定计算220

第一节 稳定的概念与实例220

第二节 外压圆筒环向稳定计算222

一、临界压力的计算222

二、材料的σ-ε曲线在稳定计算中的应用224

三、许用外压的计算225

第三节 封头的稳定计算235

一、外压凸形封头235

二、外压锥形封头239

三、内压凸形封头的失稳240

第四节 压杆稳定计算简介243

一、理想压杆的临界载荷243

二、临界应力 欧拉公式的适用范围244

三、柔度＜λp的压杆临界应力的计算246

四、压杆稳定的实用计算248

本章学习要点251

学习参考内容253

习题及习题答案257

复习自检题与思考题及其答案259

第十章 容器的结构262

第一节 容器的开孔补强结构262

一、容器接管附近的应力集中262

二、补强结构264

三、补强计算267

四、壳体或平板上开有密集排孔时的补强计算268

五、容器上开孔及补强的有关规定269

第二节 法兰联接结构270

一、法兰联接的密封原理270

二、法兰联接受力分析及其实用结论271

三、压力容器法兰标准272

四、管法兰283

第三节 焊接结构289

一、焊缝的基本型式289

二、压力容器中的焊缝分类292

三、采用合理的焊接结构294

第四节 人孔、手孔规定299

一、容器上开设人孔、手孔的规定299

二、人（手）孔标准299

第五节 支座302

一、卧式容器的支座302

二、立式容器的支座309

本章学习要点321

学习参考材料322

习题与思考题及其答案327

第十一章 典型化工设备结构331

第一节 钢制管壳式换热器331

一、管壳式换热器的总体结构331

二、管壳式换热器中的几个结构问题336

第二节 塔器349

一、板式塔的总体结构349

二、整块式塔盘的板式塔350

三、分块式塔盘的板式塔357

四、板式塔上的其他附件366

五、板式塔图例373

六、填料塔377

第三节 反应器388

一、反应釜的总体结构388

二、夹套结构388

三、传动装置392

四、搅拌器396

五、轴封装置396

本章学习要点及复习思考题399

第十二章 压力容器的安全使用与监察管理401

第一节 压力容器的岗位操作401

一、压力、温度超限的防止401

二、低温的控制402

三、环境温度的控制402

四、压力、温度的波动与开停车402

五、介质成分的控制402

第二节 压力容器上的安全泄压装置403

一、安全阀403

二、爆破片410

第三节 压力容器的定期检验412

一、定期检验的目的412

二、定期检验的类别和期限413

三、检验报告415

第四节 压力容器的监察管理415

一、对压力容器实施监察管理的依据415

二、压力容器的分类416

三、压力容器的安全状况等级419

四、压力容器的设计管理与制造管理419

五、压力容器的使用管理420

本章学习要点及习题421

附录423

A．型钢、钢板与焊接材料423

一、型钢与钢板423

二、焊接材料436

B．《钢制管法兰、垫片、紧固件》标准（HGJ44—76—91）简介443

一、管法兰类型与密封面型式443

二、管法兰的结构尺寸446

三、法兰材料及其最高无冲击工作压力457

四、法兰与钢管焊接接头与坡口457

五、密封垫片468

六、钢制管法兰用的紧固件470

七、法兰、垫片、紧固件的标记473

C．压力容器法兰477

一、压力容器法兰（JB4700—4707—92）中的有关数据477

二、法兰、垫片、螺柱的标记493

D．化工设备图（绘图与读图）495

一、设备总图绘制要点495

二、公差与配合的基本知识501

三、图面技术要求512

四、技术特性表516

五、管口表516

E．换热器用膨胀节标准及其选用517

一、膨胀节的结构517

二、波形膨胀节尺寸518

三、膨胀节标准的使用方法518

F．人孔524

一、人孔的类型及其尺寸表524

二、人孔材料分组及其最高允许工作压力524

G．支座537

H．其他537

一、筒体、椭圆形封头、锥形封头的几何尺寸537

二、容器安全泄放量计算中容器受热面的确定540

三、安全阀的代号541

四、压力容器焊缝探伤的规定543

主要参考资料545