【完整版】过程装备力学基础
过程装备力学基础考试要点
自增强：利用筒体自身外层材料的弹性收缩力来产生预应力，以提高筒体的弹性承载能力的方法（是指筒体在使用之前进行加压处理，其压力超过内壁发生屈服的压力，使筒体内壁附近沿一定厚度产生塑性变形，形成内层塑性区，而筒体外壁附近仍处于弹性状态，形成外层弹性区）
变形体的简化模型：理想弹塑性材料模型，理想刚塑性，线性强化弹塑性，线性强化刚塑性
无力矩理论：也成薄膜理论，它假设壁厚与直径相比很小，薄壳像薄膜一样只能承受拉应力和压应力，完全不能承受弯矩和弯曲应力，即在薄壳的内力素中忽略弯矩，这种按无理拒理论所得到的应力成为薄膜应力
有力矩理论：也成弯曲理论，认为壳体虽然很薄，但仍有一定的厚度，有一定的刚度，因而壳体中除拉应力和压应力外，还存在弯矩和弯曲应力
1.径向应力和周向应力与圆盘自身离心力有关，他们取决于圆盘尺寸、材料性能和转速的大小；2.圆盘中的最大应力是内孔的周向应力，盘的内径趋向于零二又不等于零时，即盘上有一微孔时，其最大应力比实心盘的最大应力大了一倍，所以有一小孔的应力集中系数为2；3.圆盘的外径一定时，内孔越大其周向应力也越大；4.从周向应力分布看，其数值随半径r的增大而减小，因此从强度观点看，截面呈锥形的圆盘比等厚度的圆盘更为合理
厚壁圆筒在承受逐渐增加压力过程中，经历了弹性阶段、筒体部分屈服阶段、整体屈服阶段、材料硬化、筒体过度变形、直至爆破失效阶段
原因：厚壁圆筒在承受内压载荷作用下，随着压力的增加，筒壁应力不断增加。当应力分量的组合达到某一值时，由弹性变形状态进入塑性变形状态，即在筒体的截面上将出现塑性变形。首先由筒体整体屈服后，承载能力仍能继续提高，但同时筒体变形程度逐渐加大，筒壁因而减薄，直至最后发生爆破
第一章
体力：分布在物体体积内的力
面力果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力，那么，近处的应力分布将有显著的改变，但是远处所受的影响忽略不计
过程装备力学基础(弹性力学)
§第1一.1节弹弹性性力力学学的的内内容容和和任基务本概念
第一章 绪论
二 弹性力学中基本物理量
基本物理量有外力，应力、应变和位移
外力包括体积力和面积力，简称体力和面力
1. 体力(Body force)
分布在物体体积内的力，例如重力，惯性力和电磁力等。 物体各点的体力一般是不相同的，如高速旋转物体所受
变和应力等均为空间坐标的连续函数。 2.变形后仍然保持连续性。
2. 均匀性假设
描述：假设弹性物体是由同一类型的均匀材料组成的。因
此物体各个部分的物理性质都是相同的，不随坐标 位置的变化而改变。
结果：物体的弹性性质处处都是相同的。
说明：1.工程材料，例如混凝土颗粒远远小于物体的的几
何形状，并且在物体内部均匀分布，从宏观意义上 讲，也可以视为均匀材料。 2.对于环氧树脂基碳纤维复合材料，不能处理为均 匀材料。
三、弹性力学基本方程 1.平衡微分方程
在物体内任意一点P，割取一个微小的正六面体，如图l-2所 示。它的六面体垂直于坐标轴．沿x,y,z方向的长度分别为dx， dy和dz。
图1-2 单元体受力分析
在垂直x轴的两个面上应力分别为
在垂直y轴的两个面上应力分别为 在垂直z轴的两个面上应力分别为
正六面体上的外力为体力，沿x，y，z轴的分量为X，Y，Z。 体力X，Y，Z也可以认为是均匀分布，其合力作用在体积中心。
弹性力学中的基本假设
弹性力学中的基本假设：
1. 连续性假设 2. 完全弹性假设 3. 均匀性假设 4. 各向同性假设 5. 小变形假设
第一章 绪论
1. 连续性假设
描述：假设所研究的整个弹性体内部完全由组成物体的介
质所充满，各个质点之间不存在任何空隙。
过程装备力学基础
第一主振型 第二主振型
20.圆筒体上开椭圆孔，孔如何开？
长轴开在环向上，短轴开在轴向上.
21.边缘应力计算时，边缘应力不做详细计算的条件？（需要采取哪些合理的结构设计）:边缘应力具有局限性、自限性的特点，由于局限性，在设计中一般在结构上作局部处理。如改变连接边缘的结构，边缘区局部加强，保证边缘焊缝质量，降低边缘区的残余应力，避免在边缘区开孔。由于自限性，对由塑性较好的材料制成的容器，除结构上做某些局部处理外，在静载荷作用下一般不考虑边缘应力的影响。
18.多自由度系统模态分析法的实质：模态分析法是用模态矩阵进行一组坐标变换，将描写系统原有的坐标用一组特定的新坐标来代替，这组新坐标就是模态坐标或正则模态坐标。采用了模态坐标就使系统的振动方程变为一组相互独立的二阶常微分方程组，其中每一个方程都可以独立求解，就像一个单自由度系统的振动方程式一样，这就使对多自由的系统的分析，简化成对若干单自由度系统的运动分析。-
12.工程结构计算中，圣维南原理的应用条件：如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力，那么，近处的应力分布将显著改变，但是远处所受的影响可以不计。工程结构计算中，物体的一小部分边界上，仅仅知道物体所受的面力的合力，而面力分布方式不明确，无从考虑这部分边界上的应力边界条件。
13.转鼓鼓壁的应力由那三部分组成：转鼓自身质量回转、筛网自身质量回转、物料自身质量回转产生的离心力引起的应力与变形；
14.旋转薄壳应力分析的理论在工程中为什么用无力矩理论就可以计算：无力矩理论也称薄膜理论，假设壁厚与直径相比很小，薄壳像薄膜一样只能承受拉应力和压应力，完全不能承受弯矩和弯曲应力。在工程实际中，理想的薄壁壳体是不存在的，但由于弯曲应力一般很小，若忽略不计，其误差是在工程计算的允许范围而计算方表面上，有平行于横截面而不沿长度变化的外力，若柱形体无限长，则柱形体任意点的应力分量、应变分量和位移分量都不沿Z方向变化，只是X,Y的函数。此外，对称面在Z方向的位移必须为零。ω=0，τxz=0、τyz=0只剩下σx、σy、σzτxy——平面应变问题
【完整版】过程装备力学基础
【完整版】过程装备力学基础主要研究领域有：板壳的非线性力学、复合材料结构力学、结构动力学弹塑性动力学、包装力学、结构损伤检测、结构减振降噪理论及技术、结构检测加固、岩土力学与工程、阻尼材料与振动控制、新型材料动态本构关系、智能结构与微机电系统、压力容器理论与设计、传感器灵敏元件理论与设计、结构随机非线性振动理论与计算力学方法、结构的安全及可靠度研究、高性能混凝土与新型纤维混凝土、粘弹性材料本构分析、大跨度桥梁的理论与设计等。
其中，在板壳结构分析与应用、包装力学、结构损伤检测理论与应用等领域形成了明显的特色和优势，凝聚了一批在国内外有影响的青年学者，特别是在板壳非线性微分方程求解、板壳的非线性理论与计算、板壳理论的工程应用等三个方面，优势突出。
一、板壳结构分析与应用本方向主要研究内容、特色优势、已取得代表性科研成果、在研代表性项目和可能取得的突破：板和壳是固体中最常见的物体形式,是具有优良特性的结构元件，因此板壳结构分析是现代力学中特别引人注目的一个分支,几乎与一切工程设计都有关系,尤其对航天、航空、航海、机械、石油、化工、建筑、水利、动力、仪表、交通等工程设计更具有指导意义。
因此,该研究方向的特点就是该方向学术带头人刘人怀院士近40年在板壳结构领域进行了系统性创新研究并将成果应用到上述工程领域中。
本研究方向的主要从事以下几方面的研究：1．板壳非线性理论与工程应用（1）自1910年von Karman开创板壳非线性理论研究以来，这一方向的研究成果已为世界在20世纪的发展做出了突出的贡献。
但在前50年，因非线性数学缘故，发展缓慢，因此，寻求非线性微分方程解法成为关键。
在解析法的精确解法方面，刘人怀教授提出了修正幂级数方法，成功求解了最高阶导数项带有小参数的非线性微分方程。
在解析法的近似解法方面，刘人怀教授和叶开沅共同提出了修正迭代法，成功地求解了一系列板壳非线性微分方程，其成果获广东省自然科学一等奖（2）结合工程实际，对波纹板壳、单层板壳、双金属旋转扁壳、夹层板壳、复合材料层合板壳和网格扁壳等6类板壳，进行了非线性弯曲、稳定和振动问题的研究，多数属国际先行探索。
过程装备基础复习提纲(CZU)
《过程装备基础》复习0 绪论过程装备指过程工业生产工艺过程中所涉及的典型装置和设备。
过程装备的基本要求：①安全可靠；②满足生产过程的要求；③综合经济性好；④优良的环境性能1 过程装备力学基础工程力学将受力分析的对象统称为构件，根据构件的形状和尺寸，分为杆、板、壳、体四大类。
使构件在外力作用下安全可靠工作需要满足的力学条件有：①强度条件，②刚度条件，③稳定性条件杆件的失效形式：①强度失效，②刚度失效，③稳定性失效杆件变形的四种基本形式：①轴向拉伸或压缩，②剪切，③扭转，④弯曲强度：构件在外力作用下抵抗破坏的能力。
强度条件：保证构件正常工作具备足够强度的条件。
刚度：构件在歪理作用下抵抗变形的能力。
刚度条件：保证构件正常工作具有足够刚度的条件。
稳定性：构件在外力作用下保持其原有平衡形态的能力。
稳定性条件：保证构件正常工作具有足够稳定性的条件。
2 构件受力分析与平衡理论力是物体间的相互作用。
力对物体的效应取决于三要素：力的大小、方向和作用点。
物体受到外力作用时产生的两种效应：外效应（改变物体运动状态）和内效应（使物体产生变形）。
按照力的作用方式分为体积力（物体间通过场而间接作用的力）和表面力（通过物体间的直接接触而作用的力）。
刚体是一种理想模型，认为物体在力的作用下不变形。
平衡力系对刚体的作用效果等于零。
力的基本原理：公理一（二力平衡公理）：作用在刚体上的两个力处于平衡状态的充分必要条件是：这两个力大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。
（等值、反向、共线）公理二（加减平衡力系公理）：在作用于刚体上的力系中，加上或减去一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。
公理三（力的平行四边形公理）：作用在刚体上同一点的两个力，可以合成为作用于该点的一个合力，它的大小和方向由这两个力为边所构成的平行四边形对角线表示。
公理四（作用力与反作用力公理）：两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，沿同一直线分别作用在这两个物体上。
过程装备基础
力 学 基 础
静力学 材料力学
静止、平衡(外效应) 刚体 变形、内力(内效应)
变形固体
研究物体受力后的效应。
1
第1章
引论
介绍力学基础中的基本概念
构件 强度、刚度与稳定性 杆件变形的基本形式
2
1.1 构件
第 1 章
1.2 强度、刚度和稳定性
引 论
1.3 杆件变形的基本形式
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杆件实例图
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板、壳和体的示意图
8
1.2
强度、刚度与稳定性
(1)强度条件 强度是指构件在外力作用下抵抗破坏的能力。 在一般情况下，绝不允许构件的强度不足。 如储罐或气瓶在规定的最大工作压力下不 允许破裂、钢丝绳在起吊重物时不能被拉 断等 。 保证构件正常工作具备足够强度的条件， 称为强度条件。
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小
基本概念： 构件Байду номын сангаас
结
杆、板、壳、体
强度、刚度与稳定性
杆件变形的基本形式 ：轴向拉伸或压 缩 、剪切 、扭转和弯曲。
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(3)扭转 当作用在杆件上的力组成作用在垂直于杆 轴线平面内的力偶时，杆件任意两横截面 之间将产生绕轴线的相对转动。
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(4)弯曲 当外力或外力偶与杆件的轴线垂直作用时 杆件将发生弯曲变形，其轴线由直线变成 曲线。
习惯上将在外力或外力偶作用下产生弯曲 变形或以弯曲变形为主的杆件称为梁。
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(2)刚度条件 刚度是指构件在外力作用下抵抗变形的能力。 所谓刚度失效，是指构件在外力作用下发 生的变形过大，超过了正常工作所允许的 变形量，这时即使构件的强度足够，但也 会影响构件的正常工作。如过程工业中管 道。 构件除了应满足强度条件之外，还应具有 一定的刚度，把变形控制在允许的范围内。 保证构件正常工作具有足够刚度的条件称 为刚度条件。
过程装备力学基础复习题答案
2012年过程装备力学基础复习资料1. 弹性力学研究的是什么？答.研究物体在弹性范围内由于外载荷作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移2. 什么是内力、应力？内力：物体因荷载等作用而引起的内部产生抵抗变形的力应力：受力物体截面上内力的集度，即单位面积上的内力3. 什么是平面应力和平面应变？举一例说明。
平面应力：只在平面内有应力，与该面垂直方向的应力可忽略，例如薄板拉压问题。
平面应变：只在平面内有应变，与该面垂直方向的应变可忽略，例如水坝侧向水压问题4. 平面问题的边界条件有：位移边界条件、应力边界条件、混合边界条件，举例：混合边界条件：a.物体上的一部分边界为位移边界,另一部为应力边界；b. 物体的同一部分边界上，其中一个为位移边界条件，另一为应力边界条件。
5. 什么是圣维南原理？如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主矩也相同）那么，近处的应力分布将有显著的改变，但是远处所受的影响可以不计。
6. 平面问题的解法有哪几种方法？按基本变量的选定可分为：应力法，位移法和混合法等三种7. 什么是相容方程或变形协调方程？8. 什么是径向正应力、周向或环向正应力？在什么情况才这么描述？答案：1. 在厚壁圆筒中的微元体中各个面上的应力沿r 方向的正应力称为径向正应力，沿 方向的正应力称为环向应力或周向应力。
2.有些弹性体，如圆形，锲形，扇形等形状，采用极坐标较为方便，在极坐标中常常这么描述。
9. 已知轴对称平面应力情况下的应力分量、应变分量和位移分量的表达式为：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+-=+=C r A C r A r 2222θσσ （1-38) ()()⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++=C r A E C r A E r )1(211)1(21122μμεμμεθ （1-39) ()⎪⎭⎪⎬⎫=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-=0)1(211v Cr r A E u μμ （1-40)，如图1所示，设环板的内半径为R i ，外半径为R o ，沿径向任一处的半径为r 。
过程装备固体力学基础
过程装备固体力学基础
过程装备固体力学是一门研究过程装备（例如，机械设备、化工设备、电力设备等）在工作过程中的力学行为的学科。
它主要基于固体力学基础，研究过程装备在使用、运行和维护过程中的受力、变形和破坏等问题。
过程装备固体力学的基础理论主要包括：
1.应力分析：研究过程装备在外力作用下内部产生的应力分布，包括静力和动力应力分析。
2.应变分析：研究过程装备在外力作用下的变形和形状变化，
包括线弹性和非线弹性变形。
3.材料力学：研究过程装备所用材料的力学性质，包括材料的
强度、刚度、韧性等。
4.疲劳与破坏：研究过程装备在循环荷载作用下的疲劳寿命和
失效机理，以及各种破坏模式的分析和预测。
5.振动与动力学：研究过程装备在振动和动力荷载下的响应特
性和稳定性，包括模态分析、频响分析和传递特性分析。
通过过程装备固体力学的研究，可以预测和评估过程装备的安全性、可靠性和寿命，为工程设计、制造和维护提供科学依据。
过程装备基础第2章习题解
第2章 构件受力分析与平衡理论2-1 设F 1和F 2为两个同向平行力，试用力的平移定理证明：F 1和F 2的合力R 与两平行力同向，大小R= F 1+F 2，作用线的位置由等式F 1L 1= F 2 L 2决定（L 1、L 2分别为R 至F 1、F 2的距离）。
证：如右图所示，将F 1和F 2都平行移动到这两个力之间的同一点，则得到两个方向相反的附加力偶M 1和M 2。
显然，当221121L F L F M M =⇒=时，成为作用于同一条直线上的两个同向力的合成，其合力R 的大小为R= F 1+F 2，作用线的位置则由等式F 1L 1= F 2 L 2决定。
这个力R 也就是原来这两个同向平行力F 1和F 2的合力。
证毕。
2-2 已知力F 的投影F x = -10kN 、F y =20kN ，试求力F 的大小和方向（力F 与x 轴正向间的夹角），并在平面直角坐标系中画出该力。
解：力F 的大小：kNF F F y x 36.2220)10(2222=+-=+=。
设力F 与x 轴正向间的夹角为θ，则︒=⇒-==6.1161020tan θθxy F F 力F 的矢量表示如右图所示。
2-3 已知力偶M=2kN·m （逆时针方向），力F 的投影F x = 1kN 、F y =2kN ，作用于点A （2m ，1m ），试求力偶M 和力F 组成力系的平衡力、合力的大小和方向，确定合力的作用线与x 轴的交点坐标，并说明此平衡力和合力的投影与力F 的投影有何关系。
解：如图所示，在点B （3m ，1m ）加一对平衡力（P ，-P ），且令P=F ，则显然作用于点B 的力P 就是原力偶M 和力F 组成力系的合力，而与作用于点B 的力-P 就是原力偶M和题2-1图题2-2图题2-3图力F 组成力系的平衡力。
由图可见，合力的作用线与x 轴的交点C 的坐标为（2.5m ，0）.合力P 的投影与力F 的投影相同，但平衡力-P 的投影与力F 在同一坐标轴上的投影绝对值相同，符号相反。
过程装备力学基础复习题（修改）
过程装备⼒学基础复习题（修改）过程装备⼒学基础复习题第⼀章弹性⼒学的容和基本概念1.弹性⼒学是研究物体在弹性围由于外载荷作⽤或物体温度改变⽽产⽣的应⼒、应变和位移。
2.弹性⼒学除了研究杆件外，还研究平⾯问题和空间问题，在研究这些问题时，并不采⽤变形或应⼒分布之类的假设，由于结构和受⼒的复杂性，以⽆限⼩的单元体作为研究和分析问题的出发点，并由⼒平衡⽅程、⼏何⽅程和物理⽅程等构成数学-⼒学问题求解。
3.弹性⼒学基本⽅程（空间问题）①平衡微分⽅程 3个0yx x zxX x y zτστ+++= 0xy y zy Y xyzτστ+++=0yz xz zZ x y z ττσ+++= ②⼏何⽅程 6个,x xy u v ux x y ξγ==+ ,y yz v w v y y z ξγ==+ ,z zx w u wz z xξγ==+③物理⽅程 6个1()x x y z E ξσµσσ??=-+?? 1()y y x z Eξσµσσ??=-+?? 1()z z x y Eξσµσσ??=-+?? 1xy xy Gγτ=1yz yz G γτ=1zx zx Gγτ=这15个基本⽅程式中包含15个未知数：6个应⼒分量x σ、y σ、z σ、xy τ、yz τ、zx τ；6个应变分量x ξ、y ξ、z ξ、xy γ、yz γ、zx γ；3个位移分量µνω、、。
4.平⾯问题可分为平⾯应⼒问题和平⾯应变问题。
（1）当弹性体的⼀个⽅向尺⼨很⼩，例如薄板，在板的边缘有平⾏于板⾯并沿板厚均匀分布的⼒作⽤。
六个应⼒分量只剩下平⾏于xOy ⾯的三个应⼒分量，即x σ、y σ、xy τ，⽽且它们只是坐标x ，y 的函数，与z ⽆关。
这类问题称作平⾯应⼒问题。
（2）当弹性体的⼀个⽅向尺⼨很⼤，例如很长的柱形体。
在柱形体的表⾯上，有平⾏于横截⾯⽽不沿长度变化的外⼒。
六个应⼒分量只剩下四个，即x σ、y σ、z σ、xy τ，这类问题称作平⾯应变问题。
过程装备基础总结复习资料
过程装备基础总结复习资料随着社会的不断发展，科技的不断进步，工业生产的规模也日渐庞大。
而工业生产的核心就是过程装备。
所谓过程装备，就是指用于产生、加工、转运、储存和检验各种物质和能量的各种装备。
本文将会对过程装备的基础知识进行总结复习，以帮助读者更好地理解并掌握这一领域。
一、基础概念1.1 过程装备的基本概念：过程装备是指产生、加工、转运、储存、检验各种物质和能量的各种装置、设备。
1.2 过程装备分类：可以从过程功能上分类，分为发生、加工、转运、储存和检验等五大类。
也可以从物理特性上分类，分为气体、液体和固体三类。
在工业生产中，最常见的是流体处理装备。
二、流体的基础知识2.1 流体力学原理：流体力学是研究流体运动、力学特性及其变化规律的学科。
其中，研究流体的内部运动称为内流动。
研究流体在静止状态下的接触力、离开力与摩擦力称为流体静力学；研究流体运动时，流体内部的各种因素相互作用称为流体动力学。
2.2 流体力学的基本参数⑴流体的连续性：指质点受到保守力决定的运动过程中质点数是守恒的。
⑵流体的牛顿力学：流体与固体有本质的区别，主要在于小角度下，流体不会产生应力。
因此，牛顿的力学公式可以用来计算流体运动。
2.3 流体的常见参数⑴压力：任何物体都存在着某种形式的压力。
流体压力是指流体对其容器壁的压力。
流体压力可以用于测量流体的深度。
⑵流量：流量是指单位时间内通过管道或开裂的液体或气体的体积。
它通常用升/秒或立方英寸/分钟表示。
⑶涡度：涡度是流体动量的旋转强度。
它是衡量流体旋转的强度和方向的物理量。
三、过程装备的基本概念发生设备包括各种炉、炉窑、反应釜、发酵罐等，用于化学反应、发酵、物料加热、燃烧等过程中的产生或加热。
3.2 加工设备加工设备有各种机械、加工中心、数控机床等，主要用于物料的成型、切割、焊接等过程。
3.3 转运设备转运设备包括各种管道、阀门、输送带等，用于物料的输送、转移、控制等过程。
3.4 储存设备储存设备包括各种罐、仓、库等，用于物料的存储和保管。
过程装备力学基础(弹性力学)
§第1一.1节弹弹性性力力学学的的内内容容和和任基务本概念
第一章 绪论
二 弹性力学中基本物理量
基本物理量有外力，应力、应变和位移
外力包括体积力和面积力，简称体力和面力
1. 体力(Body force)
分布在物体体积内的力，例如重力，惯性力和电磁力等。 物体各点的体力一般是不相同的，如高速旋转物体所受
第一章 弹性力学基本方法 和平面问题解答
第一节 弹性力学的内容和基本概念 第二节 弹性力学的平面问题 第三节 弹性力学平面问题的极坐标解答
第一节 弹性力学的内容和基本概念
一.基本内容
又称作弹性理论，是固体力学学科的一个分支;
研究物体在弹性范围内由于外力载荷或者温度改变，在物体 内部所产生的位移、变形和应力分布等;
弹性力学中的基本物理量
变形(Deformation)和应变(Strain) 长度的改变
变形：物体在外力作用下形状的改变
角度的改变
线应变或正应变：过该点的线段每单位长度的伸缩，例如：
x , y , z
切应变：过该点的两条线段之间
zC
xy yx , xz zx , yz zy
一点的应力状态
物体内任意一点,只有三个相互垂直面上的6个应力分量是相 互独立的，若某点的这6个应力分量是已知的,则经过该点的 任意一个斜面上的应力分量均可以用这6个应力分量表示。
故P点的应力状态可以表示为：
x , y , z , xy yx , xz zx , yz zy
第一节 弹性力学的内容和基本概念
弹性力学的研究方法决定了它是一门基础理论课 程，若将理论直接用于分析工程问题具有很大的困难。 原因主要是它的基本方程－偏微分方程边值问题数学 上求解的困难。由于经典的解析方法很难用于工程构 件分析，因此探讨近似解法是弹性力学发展中的特色。 近似求解方法，如差分法和变分法等，特别是随着计 算机的广泛应用而发展的有限元素方法，为弹性力学 的发展和解决工程实际问题开辟了广阔的前景。
过程装备基础复习
过程装备基础复习资料一. 典型约束：1、柔索：由柔绳、链条、胶带构成的约束特点：只能限制物体被拉直方向的运动。
方向：沿柔性体背离物体。
2、光滑接触面：两物体的接触面是光滑的，接触面间的摩擦力很小，可以忽略不计。
特点：只能阻止物体过接触点沿公法线方向而趋向支承面的运动。
方向：通过接触点，沿公法线方向指向被约束物体。
3、光滑铰链：光滑铰链产生的约束力(1)固定铰支座：特点：限制了构件A 、B 的相对移动，而只能绕圆柱销C 的轴线自由转动。
方向：由于构件在转动，所以约束的反力N 也 跟着转动，为了分析方便，通常用两个相互垂直的分力Nx 、Ny 来表示。
(2)活动铰支座：在支座与基础接触面间装有几个辊轴，使可以沿基础相对移动的约束称为活动铰支座。
特点：只能限制支座沿垂直于支承面方向的移动。
方向：约束反力垂直于支承面，通过铰链中心。
4、固定端：构件的一端嵌入基础或建筑物内部使之连成一体，完全固定的约束称为固定端。
特点：不允许构件作纵向或横向的移动也不允许转动。
方向：一般存在三个约束反力: N x 、 N y 和M 。
二．研究构件承载能力构件承受荷载能力衡量：1．强度：构件抵抗破坏的能力2．刚度：构件抵抗变形的能力3．稳定性：构件保持原有平衡形态能力三．受力分析与受力图1.分离体：设想将研究对象受到的约束全部解除，将其从系统中分离出来成为所谓的分离体。
2.受力图：画有分离体及其所受的全部主动力和约束力的简图称为受力图。
3.画受力图步骤:(1)取分离体；(2)先画分离体上的主动力，再画约束力，注意约束的性质；(3)在画系统受力图时，要利用相邻物体间的作用力与反作用力。
四.1.平面汇交力系的合成与平衡条件:00==∑∑y x F F2.平面一般力系的平衡条件: 五．基本变形：（拉 压 弯 扭 剪） a 、拉伸、压缩; b 、剪切; c 、扭转; d 、弯曲 六．用截面法求内力可归纳为四个字：截 取 代 平七．反映材料力学性能的主要指标：强度性能 弹性性能 塑性性能八．在工程上，强度条件可以解决三类问题：强度校核、设计截面尺寸、确定许 可载荷。
过程装备力学基础
弹性力学基本方法和平面问题解答
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2.3 物理方程
在平面应力中， z 0 ， zx 0 。 yz 0 ，
1 x ( x y ) E 1 y ( y x ) E 1 xy xy G z ( x y ) E
在完全弹性的各向同性体内，应变分量与应力分量之 间的关系式，也就是物理方程。
Oct., 2006
弹性力学基本方法和平面问题解答
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3.3 物理方程
x y z
1 x y z E 1 y x z E 1 z x y E 1 xy xy G 1 yz yz G 1 zx zx G
如图所示。用N代表边界面AB的外法线方向，并令N的方向 余弦为
cos(N , x ) l cos(N , y ) m
u u
vv
(1-10)
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弹性力学基本方法和平面问题解答
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3.2 应力边界条件
在边界上，应力分量与给定表面力之间的关系—即应力边界
条件，可由边界上小单元体的平衡条件得出。
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在边界上取出小单元体，它的斜面AB与物体的边界重合，
应力、应变的方向说明
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弹性力学基本方法和平面问题解答
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3. 弹性力学基本方程
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弹性力学基本方法和平面问题解答
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过程装备基础第二版课后答案
过程装备基础第二版课后答案（1）根据题意，画受力图如下：G GABN AXN AY45N BC（2）求解约束反力和杆 BC所受的力Fx0NAXN BC cos 450（1）Fy02GN BC sin 45NAY 0（2）M A00.4G 1.12GN BC sin 451.12 0（3）由方程（3）解得N BC0.44.51.124.58.64(kN)sin 451.12代入方程（2）得NGNkNAy2BC sin 452.89代入方程（1）得N AXN BC cos458.6426.11kN2（负号表示与假设方向相反）2-6解：（1）根据题意，画受力图如下：qN AXABDN AY（2）求撑杆CD上的力M A0q(10.5)1 0.5N CD sin 30 1 02N CD0.7(1 0.5)2/2解以上方程得sin 301.575kN12-7解：（1）根据题意，画受力图如下：BNBYNB X过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总2/22过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总NAX A 45 C NCX NAX G（a）其中，图（a）为取整个支架究对象的受力图，作为研过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总3/22过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总GN AYNN AY（2）设两均质杆的长度为l，取整个支架NABC作为研究对象，则有：Fx0N AXN CX0（1）由方程（1）解得N AXN CXFy0N AY2G NCY0（2）M A0G l cos 45G(l cos45l cos45)N CY(l cos45l cos 45)0（3）22由方程（3）解得N CYG代入方程（2）得N AYG（3）取AB杆为研究对象：M B0lcos45N AY l cos45N AX l sin 450G2lGlN AX l0G2G lGlGN AX2l2Fx0N AXN BX0N AXGN BX2Fy0N AYGN BY0N BY02-8解：（1）取B点为研究对象，画出该点受力图:如下：AN AB。
过程装备基础总结复习资料
过程装备基础总结复习资料过程装备基础总结复习资料过程装备是工业生产中的重要组成部分，它们承担着将原材料转化为成品的任务。
在工程领域中，过程装备的设计、选择和操作都是至关重要的。
本文将对过程装备的基础知识进行总结和复习，帮助读者更好地理解和掌握这一领域的知识。
一、过程装备的定义和分类过程装备是指用于工业生产过程中的各种机械设备和设施。
根据其功能和用途的不同，过程装备可以分为几个主要分类：物料输送装备、物料处理装备、物料储存装备、加工装备和控制装备等。
1. 物料输送装备：主要用于将原材料从一个地方输送到另一个地方，包括输送带、输送管道、搬运设备等。
2. 物料处理装备：用于对原材料进行加工和处理，包括破碎机、筛分机、混合机等。
3. 物料储存装备：用于储存原材料和成品，包括仓储设备、储罐等。
4. 加工装备：用于对原材料进行进一步加工和制造，包括机床、焊接设备、喷涂设备等。
5. 控制装备：用于对生产过程进行监控和控制，包括传感器、仪表和自动化设备等。
二、过程装备的设计和选择过程装备的设计和选择是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，如生产需求、工艺要求、经济效益和安全性等。
以下是一些常见的设计和选择原则：1. 生产需求：根据生产过程的需求确定所需的装备种类和规模，包括产能、工艺流程和产品质量等。
2. 工艺要求：根据工艺要求选择适合的装备类型和规格，确保装备能够满足生产过程中的各项要求。
3. 经济效益：综合考虑装备的购买成本、运营成本和维护成本，选择经济效益最佳的装备。
4. 安全性：考虑装备的安全性能，包括操作安全、环境安全和人身安全等，确保装备在使用过程中不会对人员和环境造成危害。
三、过程装备的操作和维护正确的操作和维护对于保证过程装备的正常运行和延长使用寿命至关重要。
以下是一些常见的操作和维护要点：1. 操作要点：- 熟悉装备的使用说明书和操作规程，确保按照规定的操作步骤进行操作。
- 注意装备的安全操作要求，如佩戴个人防护装备、遵守操作规程等。
《过程装备力学基础》教学大纲
《过程装备力学基础》教学大纲一、课程基本信息二、课程的目的和任务《过程装备力学基础》是过程装备与控制工程专业的专业选修课程, 是一门研究过程工业中所需设备、机械力学方面的普通规律与一般方法的课程。
是弹、塑性力学、板壳理论、在过程装备具体应用的一个分支。
同其他固体力学的任务一样，也是分析过程装备结构物或其构件在弹、塑性阶段的应力、应变及位移，校核它们所需要的强度和刚度，掌握了它们的基础理论和计算方法，可寻求或改进它们的结构，从而实现经济、安全。
本门课程的特点在于：将弹、塑性理论、板壳理论的基本理论与过程工业设备、机械有机地结合在一起，既保持了弹、塑性力学的系统性和严密性，又注意结合过程设备、机械的一些工程结构与元件的实际问题进行分析。
通过对高压厚壁圆筒、应力集中薄板、旋转薄壳、高速回转体及元件应力的分析使学生通过本课程的学习能够掌握对过程设备与机械的优化设计所应掌握的基础理论。
为进一步学习专业课和日后在实际的设计工作中奠定理论基础。
三、本课程与其它课程的关系本门课程是学生在修完静力学、动力学、材料力学后进入专业课程的学习前起承上启下、相互衔接作用的一门课程。
四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）弹性力学基本方法和平面问题解答(7学时)1、主要内容弹性力学的内容和基本概念；弹性力学的平面问题；弹性力学平面问题的极坐标解答。
2、重点弹性力学基本方法。
3、教学要求掌握弹性力学的基本方法及平面问题极坐标解答。
通过应用平面问题的极坐标解答，对板、壳开孔后的应力集中及应力集中系数在理解的基础上应予掌握。
（二）厚壁圆筒的弹塑性应力分析（11学时）1、主要内容厚壁圆筒的弹性应力分析；厚壁圆筒的弹塑性应力分析。
2、重点仅受内压的轴对称厚壁圆筒的基本方程及应力、位移解。
3、教学要求了解厚壁圆筒的弹塑性应力分析的方法，掌握厚壁圆筒的应力、应变、位移。
应用基本方法熟悉理解厚壁组合圆筒的应力分布及提高厚壁圆筒的弹性承载能力的方法及其最佳超应变度。
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主要研究领域有：板壳的非线性力学、复合材料结构力学、结构动力学弹塑性动力学、包装力学、结构损伤检测、结构减振降噪理论及技术、结构检测加固、岩土力学与工程、阻尼材料与振动控制、新型材料动态本构关系、智能结构与微机电系统、压力容器理论与设计、传感器灵敏元件理论与设计、结构随机非线性振动理论与计算力学方法、结构的安全及可靠度研究、高性能混凝土与新型纤维混凝土、粘弹性材料本构分析、大跨度桥梁的理论与设计等。
其中，在板壳结构分析与应用、包装力学、结构损伤检测理论与应用等领域形成了明显的特色和优势，凝聚了一批在国内外有影响的青年学者，特别是在板壳非线性微分方程求解、板壳的非线性理论与计算、板壳理论的工程应用等三个方面，优势突出。
一、板壳结构分析与应用
本方向主要研究内容、特色优势、已取得代表性科研成果、在研代表性项目和可能取得的突破：
板和壳是固体中最常见的物体形式,是具有优良特性的结构元件，因此板壳结构分析是现代力学中特别引人注目的一个分支,几乎与一切工程设计都有关系,尤其对航天、航空、航海、机械、石油、化工、建筑、水利、动力、仪表、交通等工程设计更具有指导意义。
因此,该研究方向的特点就是该方向学术带头人刘人怀院士近40年在板壳结构领域进行了系统性创新研究并将成果应用到上述工程领域中。
本研究方向的主要从事以下几方面的研究：
1．板壳非线性理论与工程应用
（1）自1910年von Karman开创板壳非线性理论研究以来，这一方向的研究成果已为世界在20世纪的发展做出了突出的贡献。
但在前50年，因非线性数学缘故，发展缓慢，因此，寻求非线性微分方程解法成为关键。
在解析法的精确解法方面，刘人怀教授提出了修正幂级数方法，成功求解了最高阶导数项带有小参数的非线性微分方程。
在解析法的近似解法方面，刘人怀教授和叶开沅共同提出了修正迭代法，成功地求解了一系列板壳非线性微分方程，其成果获广东省自然科学一等奖
（2）结合工程实际，对波纹板壳、单层板壳、双金属旋转扁壳、夹层板壳、复合材料层合板壳和网格扁壳等6类板壳，进行了非线性弯曲、稳定和振动问题的研究，多数属国际先行探索。
前三类板壳主要作为精密仪器仪表和传感器的心脏—弹性元件，研究了7种波纹膜片，7种跳跃膜片和U型波纹管,其设计公式已在我国主要厂、所使用，结束了国内产品依赖外国公式加经验设计的历史。
系统地研究了复合材料层合板壳和夹层板壳的非线性问题，这两类板壳的研究为飞行器结构等设计提供了科学依据。
其成果获国务院侨办科技进步一等奖。
运用等效原则，建立了单、双层网格扁壳非线性理论，为大型公共建筑的屋盖结构、大型储油罐新型顶盖等设计提供了理论依据，并获2000年国家自然科学基金资助。
利用该理论对广州新白云国际机埸主航站楼的大跨度钢结构进行了稳定性分析。
成果《复合材料基本力学问题的理论研究》2005年获广东省科学技术一等奖
2．板壳线性理论与工程应用
（1）提出了既简单实用又符合工程设计精度要求的厚板壳弯曲理论，成功地应用于我国高压换热器、高压容器和超高压容器以及桥梁等的设计实践。
建立了国际上第一个厚管板理论，用于试制我国第一台大型换热分离氨组合设备的高压管板。
提出厚圆柱壳理论，挽救了六台报废的我国试制的生产航空煤油的铂重整装置。
提出厚球壳理论使我国大型尿素合成塔试制成功。
提出厚圆柱壳径向开孔的应力分析公式，指导了我国最高压力容器高压聚乙烯反应器的试制。
提出厚球壳和厚圆柱壳理论，成功地解决了我国最大直径加氢反应器的试制。
提出厚锥壳理论，用于我国最高铁路桥墩的设计。
（2）提出了组合壳的设计公式和锥壳的临界载荷计算公式，成功地用于我国最大炼油厂大型减压塔的设计
（3）使用厚板理论对辽河油田大直经扩孔钻头进行力学分析，为提高石油产量作出贡献.
1 弹性理论基本方程
1.1 空间问题
1.1.1 力的概念
1.1.2 空间问题的平衡方程
1.1.3 空间问题的几何方程
1.1.4 空间问题的物理方程
1.2 平面问题
1.2.1 平面应力问题与平面应变问题
1.2.2 平面问题的三大方程
1.2.3 弹性理论问题的求解方法
1.2.4 轴对称问题
2 薄壳理论
2.1 基本概念
2.1.1 基本术语
2.1.2 旋转薄壳变形的基本假设
2.2 回转薄壳的应力分析
2.2.1 平衡方程
2.2.2 几何方程
2.2.3 物理方程
2.3 回转薄壳的无力矩理论
2.3.1 无力矩理论的一般方程
2.3.2 应用无力矩理论的条件
2.3.3 无力矩理论的应用
2.4 有力矩理论
2.4.1 圆筒壳体的有力矩理论
2.4.2 有力矩理论应用
2.5 边缘应力
2.5.1 边缘应力产生的原因。