圆筒型强度计算课件.ppt
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1、化工设备机械基础 2008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。化工材料基础知识:2.3节,第7章静力学与材料力学:第1-6章,压力容器:第14-16章 内容 内容2:动力学,第8-13章,(第18章)第一部分:化工材料1.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。2.承载能力(承受载荷): p强度:抵抗断裂的能力;p刚度:提抗变形能力(往往指弹性变性)p稳定性:大变形,结构形状发生明显变化。p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?p计算公式如何?和解题思路涉及:材料机械性能表征指标、
2、测试方法、典型化工材料与材料热处理第一部分:续1.材料力学性能测试: p标准试样:拉伸试样2种 (圆截面,矩形截面),压缩试验1种p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p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p塑性材料与脆性材料概念p材料的基本性能:常温、静载p四种典型的拉伸压缩试验:p典型塑性材料,拉伸p典型塑性材料压缩p非典型塑性材料的拉伸p脆性材料拉伸p脆性材料压缩p典型塑性材料的拉伸与压缩比较p典型塑性材料拉伸与典型脆性材料压缩比较p非典型塑性材料的屈服极限问题图2-13p高温、静载
3、、短时间对材料的影响:力学性能与温度的关系p高温、静载、长时间对材料的影响p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;p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p蠕变、应力松弛的影响:泄漏,断裂p虎克定律与材料力学实验的关系p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2.化工材料化工材料 p化工行业的特点p化工设备的材料要有哪些特点p化工设备设计与工艺设计的联系体现在哪些方面;p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p化工设备材料的选材应该注意的问题和选材基本原则;p化工材料的分类:p铸铁:离心泵、压缩机等用
4、材;p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p合金钢:不锈钢,耐酸钢,合金元素与防腐机制p非金属材料p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p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;p碳钢的常见的4种结晶组织、性能;p碳的状态:化合、固溶p4种组织的含碳量p4种组织在铁碳合金状态中的位置:温度与含碳量p铁碳合金状态图:p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
5、结晶曲线温度p碳钢热处理技术的基础p热处理温度升温范围与铁碳合金状态图中的位置p碳钢常用的热处理:p常见碳钢的分类、牌号、品种与应用场合; p不锈钢的定义、腐蚀机理;p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1.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
6、图的画法,最大内力截面2.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3.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4.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; AN强度条件: ll 刚度条件:胡克定律:ENlEAlN llEA 杆件变形计算公式:第二部分:续5.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
7、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;maxmaxmaxmaxmaxmaxZMyIMMMyIIWy强度计算公式:强度条件: maxmaxZMW2maxAZy dAIWyZI近似绕曲线方程的推导:ZxIEM)(1任意截面的曲率:由微积分学推导,曲线yf(x)上任一点的曲率为:2223222)()(11dxyddxdydxydx得到绕曲线近似方程:ZxZxEIMEIMdxyd)()(22取正取负平面弯曲量的刚度条件: maxmaxyy第二部分:续6.剪切:
8、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:AQQA横截面上的内力:剪力,N横截面的面积,m2剪应力,MPa剪切强度条件剪切强度条件 :许用剪应力,MPa 0.6 0.8 0.8 1.0 塑性材料:脆性材料:挤压力,N挤压面积,m2jyjyjyjyAP挤压应力jy的计算公式,假设在接触面上均匀分布: 1.7 2.0 0.9 1.5 jyjy塑性材料:脆性材料:挤压许用应力,Mpa,规定:焊缝强度计算(按剪切):cos45iFl剪应力焊缝长度板厚度拉力7.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
9、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:0mP电机功率,w扭距,Nm角速度,弧度/秒,rad/s602n角速度与转速的关系:扭距m0:nPnPm55. 9300kNm电机功率,kW电机转速,r/min,也叫rpm剪切虎克定律:G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:2(1)EG拉伸弹性模量泊松系数maxmaxmaxmaxmaxmax2pmaxIWpTpTTppTpApTpMIMMIIMWdAIMddxG I剪
10、应力:单位长度的扭转角: 2pmax444444maxIWp()32()32Wp/2ApPpdAIDIDdDDdId第三部分:压力容器1.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;2.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内压簿壁壳体的厚度设计2 4mmp Dp D环向应力: 径向应力:由第三强度理论,得到筒体的强度条件公式: 2 22tiip DDDD中径由上式得到理论计算厚度:2
11、 itp Dp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DDic筒体设计厚度d:2 idtp Dccp壁厚附加量seeiTTseeiTTDpDp8 . 029 . 02水压实验:三类问题:2 idtp Dccp 2ietep D 2 teiepD 一定使用年限后的容器,根据实际壁厚确定允许操作压力问题(属于许用载荷设计问题)设计问题:校核问题:设计载荷问题:第三部分:续3.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; mcrppm其中:
12、是稳定系数3cr02.2 MPa LLeEpmD当长圆筒许用压力计算公式3n0cr mm LL2.2mpDCE当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。001.17creDLD临界长度计算公式:短圆筒的许用压力计算公式:2cr2.59 MPa LLeoeEpDmLD当短圆筒的壁厚设计公式:0.40cr0 mm LL2.59nm p LDCE D当长圆筒:短圆筒:2cr2.59 MPa LLeoeEpDmLD当3cr02.2 MPa LLeEpmD当上式变形:2222.52.5
13、92.592.59 ()eeooooooeeoeEEEpDLDDDmmLDmLDD得到: (,)oeoDELEpfAmDm比较虎克定律: E第三部分:续4. 零部件 法兰:组成、密封原理、分类特点、选用计算;如何选用; 人孔、开孔与补强:人孔作用、开孔的应力集中概念;边缘应力;补强方法和计算; 支座:支座分类;应用场合和特点; 接管:见化工材料章节 第二十一章内容11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文,培养文言语感。2结合注释疏通文义,了解文本内容,掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色,理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情,理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬,于庆历六年写
14、下岳阳楼记,寄托自己“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的政治理想。实际上,这次改革,受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外,还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州,也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间,欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧!【教学提示】结合前文教学,有利于学生把握本文写作背景,进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一:认识作者,了解作品背景作者简介:欧阳修(10071072),字永叔,自号醉翁,晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人,因吉州原属庐陵郡,因此他又以“庐陵欧阳修
15、”自居。谥号文忠,世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家,与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”:初谪滁山,自号醉翁。既老而衰且病,将退休于颍水之上,则又更号六一居士。客有问曰:“六一何谓也?”居士曰:“吾家藏书一万卷,集录三代以来金石遗文一千卷,有琴一张,有棋一局,而常置酒一壶。”客曰:“是为五一尔,奈何?”居士曰:“以吾一翁,老于此五物之间,岂不为六一乎?”写作背景:宋仁宗庆历五年(1045年),参知政事范仲淹等人遭谗离职,欧阳修上书替他们分辩,被贬到滁州做了两年知州。到任以后,
16、他内心抑郁,但还能发挥“宽简而不扰”的作风,取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二:朗读文章,通文顺字1初读文章,结合工具书梳理文章字词。2朗读文章,划分文章节奏,标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰,林壑/尤美,望之/蔚然而深秀者,琅琊也。山行/六七里,渐闻/水声潺潺,而泻出于/两峰之间者,酿泉也。峰回/路转,有亭/翼然临于泉上者,醉翁亭也。作亭者/谁?山之僧/曰/智仙也。名之者/谁?太守/自谓也。太守与客来饮/于此,饮少/辄醉,而/年又最高,故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒,在乎/山水之间也。山水之乐,得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行
17、/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”?明确:“山行”意指“沿着山路走”,“山行”是个状中短语,不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”?明确:“蔚然而深秀”是两个并列的词,不宜割裂,“望之”是总起词语,故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏,在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子,教师可做适当的讲解引导。目标导学三:结合注释,翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义,并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成,若能以节奏划分引导学生明确文意最好;若学生理解有限,亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四
18、人小组为单位,组内互助解疑,并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子,请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例:若夫日出而林霏开,云归而岩穴暝,晦明变化者,山间之朝暮也。野芳发而幽香,佳木秀而繁阴,风霜高洁,水落而石出者,山间之四时也。直译法:那太阳一出来,树林里的雾气散开,云雾聚拢,山谷就显得昏暗了,朝则自暗而明,暮则自明而暗,或暗或明,变化不一,这是山间早晚的景色。野花开放,有一股清幽的香味,好的树木枝叶繁茂,形成浓郁的绿荫。天高气爽,霜色洁白,泉水浅了,石底露出水面,这是山中四季的景色。意译法:太阳升起,山林里雾气开始消散,烟云聚拢,山谷又开始显得昏暗,
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