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绪论1

第一篇 工程力学基础4

第一章 力的基本概念和物体的受力分析4

第一节 静力学的基本概念4

一、力的概念4

二、刚体的概念5

三、平衡的概念5

四、力的四个公理5

五、力的投影6

六、力矩的概念7

七、力偶的概念8

八、力的平移9

第二节 物体的受力分析与受力图9

一、主动力和约束反力9

二、常见的约束形式和确定约束反力的分析10

三、画受力图11

习题12

第二章 平面力系的平衡14

第一节 平面汇交力系的平衡14

一、平面汇交力系的概念与实例14

二、平面汇交力系平衡的条件和平衡方程14

第二节 平面力偶系的平衡条件15

第三节 平面任意力系平衡条件15

一、平面平面任意力系的概念与实例15

二、平面平面任意力系的平衡方程16

三、固定端约束17

习题18

第三章 杆件的拉伸与压缩变形20

引言20

第一节 轴向拉伸与压缩的概念与实例21

第二节 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力21

一、构件内力的概念21

二、截面法和轴力21

第三节 轴向拉伸（压缩）时横截面上的应力22

一、应力的概念22

二、拉（压）杆截面上的应力23

三、轴向拉伸或压缩时的变形23

第四节 拉伸和压缩时材料的力学性能24

一、拉伸时材料的机械性质25

二、材料在压缩时的力学性能27

三、温度对材料力学性能的影响27

第五节 拉伸和压缩的强度计算28

一、安全系数和许用应力28

二、拉伸和压缩时的强度条件29

习题30

第四章 剪切和挤压32

第一节 剪切和挤压的概念32

一、剪切的受力特点和变形特点32

二、挤压的受力特点和变形特点33

第二节 剪切与挤压强度实用计算33

一、剪切的实用计算33

二、挤压的实用计算34

习题36

第五章 圆轴扭转37

第一节 扭转概念、外力偶矩和扭矩的计算37

一、扭转概念37

二、外力偶矩和扭矩的计算37

第二节 圆轴扭转时的应力及强度条件39

一、圆轴扭转时的应力39

二、圆轴扭转强度条件40

第三节 圆轴扭转变形和刚度条件42

一、圆轴扭转时的变形计算42

二、刚度条件42

习题43

第六章 直梁平面弯曲45

第一节 弯曲和平面弯曲的概念与实例45

第二节 梁的内力——剪力和弯矩46

第三节 剪力图和弯矩图47

一、剪力图和弯矩图绘制的基本方法47

二、剪力图和弯矩图的查表法与叠加法49

第四节 弯曲时应力50

一、弯曲时梁横截面上的应力51

二、梁弯曲时任一截面上弯曲正应力的最大值52

三、截面的惯性矩和抗弯截面系数52

第五节 梁的强度计算53

一、梁弯曲正应力强度条件54

二、梁的强度条件计算举例54

第六节 梁的弯曲变形计算和刚度55

一、梁的弯曲变形的利弊55

二、梁变形的度量——挠度55

三、梁的刚度条件56

习题57

第七章 组合变形的强度计算58

第一节 组合变形的概念与实例58

第二节 拉伸（或压缩）与弯曲的组合变形58

第三节 应力状态理论和强度理论简介60

一、问题的提出60

二、应力状态理论简介60

三、强度理论简介64

第四节 弯曲与扭转的组合变形65

习题68

第八章 压杆稳定69

第一节 压杆稳定问题的提出69

第二节 失稳分析69

一、压杆平衡稳定性的概念69

二、构件其他形式的失稳现象70

三、理想压杆的临界力70

四、欧拉公式的适用范围71

第三节 细长压杆稳定性校核72

习题73

第九章 交变应力与动荷应力简介74

第一节 交变应力与疲劳破坏的概念74

一、交变应力的概念74

二、疲劳破坏的概念75

第二节 材料的持久极限75

第三节 动荷应力76

一、构件做等加速直线运动时的动荷应力76

二、构件做等角速度转动时的动荷应力77

三、构件受冲击时的动荷应力的概念78

习题78

第二篇 化工过程设备常用的材料80

第十章 金属材料80

第一节 金属材料的主要性能80

一、力学性能（机械性能）80

二、金属材料加工工艺性能81

三、物理性能81

四、耐腐蚀性81

第二节 金属材料的种类和用途82

一、黑色金属材料82

二、有色金属及其合金85

第三节 金属材料的热处理87

一、金属材料热处理的概念87

二、热处理工艺过程87

三、热处理的分类87

习题89

第十一章 非金属材料和复合材料简介90

第一节 有机非金属材料90

一、工程塑料90

二、橡胶91

第二节 无机非金属材料91

第三节 复合材料简介91

一、复合材料的性能特点92

二、常用复合材料的应用92

习题92

第十二章 化工过程设备材料的防腐与选择93

第一节 金属材料的腐蚀与防护93

一、腐蚀的基本概念93

二、金属腐蚀的类型及原理93

三、金属腐蚀破坏的特征94

四、防腐措施95

第二节 化工设备用钢的选材基本原则96

习题96

第三篇 化工容器及设备基础98

引言98

一、化工机械的概述98

二、化工生产的特点99

三、化工生产对化工设备的基本要求99

四、化工生产操作和化工设备维护100

五、学习化工设备机械基础课程的目标100

第十三章 压力容器设计概述101

第一节 压力容器的基本结构101

第二节 压力容器的分类102

一、按压力等级分类102

二、按容器在生产中的原理与作用分类102

三、按安装方式分类103

四、按安全技术管理分类103

第三节 压力容其常用标准规范简介105

一、美国ASME规范106

二、英国BS5500规范107

三、日本JISB8270《压力容器（基本标准）》107

四、德国AD规范107

五、国内固定式压力容器标准规范107

第四节 压力容器零部件的标准化108

一、标准化的意义108

二、容器零部件标准化的基本参数109

习题111

第十四章 内压薄壁容器的应力分析112

第一节 回转壳体的几何概念112

第二节 回转壳体的应力理论113

一、无力矩理论的基本方程114

二、无力矩理论的应用范围115

第三节 无力矩理论在典型壳体中的应用116

第四节 边缘应力119

一、边缘应力的概念119

二、边缘应力的特性120

三、边缘应力的处理121

习题121

第十五章 内压薄壁容器的设计123

第一节 常规压力容器的设计准则123

一、压力容器的失效123

二、压力容器的弹性失效设计准则123

三、强度理论124

第二节 内压圆筒和内压球壳的强度设计124

一、内压圆筒124

二、内压球壳125

三、设计参数的确定125

第三节 内压封头的设计130

第四节 容器的压力试验137

一、压力试验的目的137

二、压力试验的对象138

三、试验方法138

四、试验压力及应力校核138

习题140

第十六章 外压容器设计142

第一节 概述142

一、外压容器的失稳形式142

二、临界压力及其影响因素142

第二节 外压圆筒的稳定性计算144

一、临界压力的计算144

二、临界长度145

三、临界压力计算公式的应用条件145

四、材料的σ-ε曲线在稳定计算中的应用146

五、临界应力与临界应变146

第三节 外压圆筒的设计计算147

一、解析法147

二、图算法的原理147

第四节 外压封头的设计计算152

一、外压凸形封头152

二、外压锥壳153

第五节 加强圈设计156

一、加强圈的作用与结构156

二、加强圈的设计计算156

习题157

第十七章 压力容器零部件158

第一节 法兰158

一、法兰连接的结构及密封原理158

二、法兰类型159

三、法兰密封面选择160

四、垫片选择160

五、法兰刚度160

六、法兰标准161

第二节 支座162

一、卧式容器支座162

二、立式容器支座162

第三节 容器开孔与补强164

一、开孔补强的原因164

二、补强方法和常用补强结构164

第四节 压力容器附件165

一、人孔和手孔165

二、视镜166

三、液面计167

四、设备吊耳167

习题168

第十八章 管壳式换热设备170

第一节 概述170

第二节 管壳式换热器的形式170

一、固定管板式换热器170

二、浮头式换热器171

三、填料函式换热器171

四、U形管式换热器171

第三节 管壳式换热器的结构设计172

一、换热管的选用172

二、换热管在管板上的排列172

三、换热管与管板的连接方法173

四、管板与壳体的连接175

五、管箱与管束分程175

六、挡板与导流筒176

七、折流板、支撑板、旁路挡板176

八、膨胀节178

第四节 管壳式换热器设计与型号选择178

一、固定管板式换热器的工艺计算及基本参数的确定178

二、换热器的型号179

习题180

第十九章 塔设备181

第一节 概述181

一、塔设备的应用181

二、对塔设备的要求181

三、塔设备的分类及总体结构181

第二节 板式塔183

一、整块式塔盘的板式塔183

二、分块式塔盘的板式塔186

第三节 填料塔188

一、填料的支承装置188

二、液体分布装置189

三、液体再分布装置192

第四节 塔设备的附件193

一、除沫器193

二、裙座193

习题195

第二十章 搅拌反应设备196

第一节 概述196

一、搅拌的目的196

二、搅拌反应釜的基本结构196

三、搅拌反应釜机械设计的依据197

四、搅拌反应釜机械设计的内容197

第二节 釜体与传热装置198

一、釜体几何尺寸的确定198

二、夹套的结构与尺寸199

三、釜体和夹套壁厚的确定201

四、蛇管的布置202

五、工艺接管203

第三节 搅拌装置205

一、搅拌器的形式与选用205

二、搅拌器的选型207

三、流型208

四、搅拌附件209

五、搅拌轴210

第四节 传动装置212

一、电动机213

二、减速器213

第五节 轴封装置213

一、填料密封214

二、机械密封215

三、机械密封与填料密封的比较218

习题218

参考文献219