圆筒型强度计算共44页
第8章内压薄壁圆筒与封头的强度设计-文档资料
计算壁厚公式
C2
设计壁厚公式
7
2.圆筒强度校核与许用压力确定 2.1已有设备强度校核
pc Di Se [ ]t 2Se
t
内径为基准
pc Do Se [ ] t 2Se
t
外径为基准
2.2已有设备确定最大允许工作压力
2[ ]t Se [p w ] Di Se 2[ ] t Se [p w ] Do Se
6. 直径系列与板材厚度
卷制压力容器公称直径系列
300 (350) 400 (450) 500 (550) 600 (650) 700 (750) 800 900 1000 (1100) 1200 (1300) 1400 (1500) 1600 (1700)
1800 (1900) 2000 (2100) 2200 (2300) 2400 2500 2600 2800 3000 3200 3400 3500 3600 3800 4000 4200 4400 4500 4600 4800 5000 5200 5400 5500 5600 5800 6000 钢板常用厚度
2.0 14 46 115 2.5 16 50 120 3.0 18 55 125 3.5 20 60 130 4.0 22 65 140 4.5 25 70 150 (5.0) 28 75 160 6.0 30 80 165 7.0 32 85 170 8.0 34 90 180 9.0 36 95 185 10 38 100 190 11 40 105 195 12 42 110 200
第八章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计
第一节 强度设计的基本知识 第二节 内压薄壁圆筒的强度设计 第三节 内压圆筒封头的设计
内压圆筒容器强度计算
300
3800 Q235 113 86
9.23 11.03 7.60 12.0 46.69 OK 0.41 127.82 OK
三 1 2 3 4 5 6 7
封头壁厚计算 计算厚度(mm) 设计厚度(mm) 最小有效厚度(mm) 名义厚度(mm) 水压试验压力(MPa) 一次薄膜应力(MPa) 校核结果
9.22 11.02 5.7 12.0 1页,共1页
内压圆筒容器强度计算
容器规格： 一 1 2 3 4 5 6 二 1 2 3 4 5 6 7 8 9 四 1 2 计算参数 设计压力(MPa) 设计温度(℃) 筒体内径(mm) 材料 试验温度许用应力(MPa) 设计温度许用应力(MPa) 圆筒壁厚计算 计算厚度(mm) 设计厚度(mm) 最小厚度(mm) 名义厚度(mm) 计算应力(MPa) 应力校核 水压试验压力(MPa) 一次薄膜应力(MPa) 校核结果 最终结果 筒体壁厚 封头壁厚 0.25 7 8 9 10 11 试验温度屈服极限(MPa) 钢材厚度负偏差(mm) 腐蚀裕量(mm) 壁厚附加(mm) 焊缝系数 235 0.8 1.0 1.8 0.6
任务四 压力容器的强度计算及校核
项目一压力容器任务四压力容器的强度计算及校核容器按厚度可以分为薄壁容器和厚壁容器，通常根据容器外径Do与内径Di 的比值K来判断，K＞1.2为厚壁容器，K≤1.2为薄壁容器。
工程实际中的压力容器大多为薄壁容器。
为判断薄壁容器能否安全工作，需对压力容器各部分进行应力计算与强度校核。
一、圆筒体和球形壳体1.壁厚计算公式圆筒体计算壁厚：圆筒体设计壁厚：球形容器计算壁厚：球形容器设计壁厚：式中δ——圆筒计算厚度，mmδd——圆筒设计厚度，mmpc——计算压力，MPa。
pc=p+p液，当液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略Di——圆筒的内直径，mm[σ]T——设计温度T下，圆筒体材料的许用应力，MPa（可查表）φ——焊接接头系数，φ≤1.0C2——腐蚀裕量，mm2.壁厚校核计算式在工程实际中有不少的情况需要进行校核性计算，如旧容器的重新启用、正在使用的容器改变操作条件等。
这时容器的材料及壁厚都是已知的，可由下式求设计温度下圆筒的最大允许工作压力[pw]。
式中δe——圆筒的有效厚度，mm设计温度下圆筒的计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
设计温度下球壳的最大允许工作压力[pw]：设计温度下球壳计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
二、封头的强度计算1.封头结构封头是压力容器的重要组成部分，常用的有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平封头（即平盖），如图1-4所示。
工程上应用较多的是椭圆形封头、半球形封头和碟形封头，最常用的是标准椭圆形封头。
以下只介绍椭圆形封头的计算，其他形式封头的计算可查阅GB150—2011。
图1-4 封头的结构型式2.椭圆形封头计算椭圆形封头由半个椭球面和高为h的直边部分所组成，如图1-5所示。
直边h的大小根据封头直径和厚度不同有25mm、40mm、50mm三种，直边h的取值可查表1-7。
表1-7 椭圆形封头材料、厚度和直边高度的对应关系单位：mm图1-5 椭圆形封头椭圆形封头的长、短轴之比不同，封头的形状也不同，当其长短轴之比等于2时，称为标准椭圆形封头。
内压薄壁圆筒和球壳的强度设计
极限应力的选取与结构的使 用条件和失效准则有关 极限应力可以是 t t t b、 s ( 0.2 )、 st ( 0.2 )、 D、 n
16
常温容器
b s 0.2 =min{ , }
nb ns
中温容器
=min{
t
t b
nb
,
t s
t 0.2
第九章
内压薄壁圆筒和球壳设计
教学重点：
内压薄壁圆筒的厚度计算
教学难点：
厚度的概念和设计参数的确定
1
第一节 概述
一、压力容器工艺设计的任务： 根据工艺的要求确定其内直径，设计压力、设计
温度、处理的介质等工艺指标。
二、压力容器强度设计的任务：
根据给定的内直径、设计压力、设计温度以及介 质腐蚀性等工艺条件，设计计算出合适的容器厚度， 以保证新设备能在规定的使用寿命内安全可靠地运 行。
注：5mm为不锈钢常用厚度。
21
三、容器的厚度和最小厚度
1、厚度的定义 计 算 厚 度 设 计 厚 度 名 义 厚 度 有 效 厚 度 毛 坯 厚 度
d
C1
n
e
C2
C C1 C 2
圆整值 加工减薄量
图9-2 壁厚的概念
22
2、最小厚度 min 设计压力较低的容器计算厚度很薄。
26
（2）采用石油蒸馏产品进行液压试验时，试验温度应低于石 油产品的闪点或沸点。
（3）试验温度应低于液体沸点温度，对新钢种的试验应高于
材料无塑性转变温度。
（4）碳素钢、16MnR和正火的15MnVR钢制容器液压试验时，液 体温度不得低于5℃，其它低合金钢制容器（不包括低温容器） 液压试验时，液体温度不低于15 ℃。如果由于板厚等因素造 成材料无塑性转变温度升高，还要相应地提高试验液体温度。 （5）液压试验完毕后，应将液体排尽并用压缩空气将内部吹 干。
第8章内压薄壁圆筒与封头的强度设计PPT课件
②根据弹性失效的设计准则，应用强度理论确定应力的强度 判据；
③对于封头，考虑到薄膜应力的变化和边缘应力的影响，按 壳体中的应力状况在公式中引进应力增强系数。
④根据应力强度判据，考虑腐蚀等实际因素导出具体的计算 公式。
2020年9月28日
2
第一节 强度设计的基本知识
－焊缝系数；
C2－腐蚀裕量，mm； C1－钢板厚度负偏差，mm； C－壁厚附加量，mm，C = C1 + C2。
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二、设计参数的确定
1. 设计压力与计算压力
【声明】－压力均指表压 1.1最高工作压力pw 正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 1.2设计压力p 是指在相应设计温度下用以确定容器壳体厚度及其元件尺寸的 压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力，其值不得小于最高 工作压力。 1.3计算压力pc 在相应的设计温度下用以确定元件厚度的压力，包括液柱静压 力，当液柱静压力小于5％设计压力时可忽略不计。 【注意】一个设备只有一个设计压力，却可能有多个计算压力
【备注】压力容器都是采用塑性材料制造的，但是由于历史原 因我国压力容器设计采用第一强度理论。
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第二节 内压薄壁圆筒和球壳的强度设计
一、强度计算公式
1.圆筒强度计算公式的推导
1.1 钢板卷制筒体（内径Di为基准）
I 当
pD[]
2S
S
pD 2[ ]t
平均直径D换算为圆筒内径（D=Di+S），压力换为计算压力 pc，考虑焊接制造因素
4
1.第一强度理论的强度条件
I 当
pD[]
按GB150与JB4732编制设备强度计算书
55.15
mm
δd = δ + C2 =
58.15
mm
名义厚度：
δ'n = δd + C1 =
58.45
mm
取
δn =
80
mm
有效厚度：
δe = δn - C1 - C2
76.7
mm
1.结构设计时应保证锥段的母线长度≥559.1mm.(本锥体的母线长度约为2252mm)
2.与锥壳大端连接处的圆筒加强段长度应≥316.3mm，此段圆筒厚度应≥37.88mm。（不包义厚度：
取
有效厚度：
最小厚度： 检验结论：
C = C1 + C2 = δ'nh = δh + C =
δnh =
1.60 10.80
12
δeh = δnh - C1 C2 =
10.4
δmin=
6
满足最小厚度要求
应力校核
mm mm mm
mm
mm 合格
说明： 1、当Ri/ri≤
无数值 mm 51.40
δ/Ri<0.002 mm
不符合
名义厚度：
δ'n = δd + C1 =
51.70
mm
取
δn =
60
mm
有效厚度：
δe = δn - C1 - C2 =
58
mm
设计
计 算内压 力
计 算外压 力 设计温度 锥壳大端内直径
锥壳小端内直径 锥体切线高度 锥体半顶角 锥壳大端折边半径 （至内壁） 锥壳小端折边半径 （至外壁） 锥壳材料
(适用标准：JB4732-2005)
容器代号： 容器名称： 所属图号： 设 计： 校 对： 审 核： 批 准： 日 期：
压力容器检验常用强度计算公式
压力容器检验常用强度计算公式C —厚度附加量mm ；对多层包扎圆筒只考虑内筒；对热套圆筒只考虑内侧第一层套合圆筒的C 值；C ＝C 1+C 2 +C 3C 1—钢材厚度负偏差，mm ；C 2—腐蚀裕量，mm ；C 3—机械加工减薄量，mm ；D i —圆筒或球壳的内直径，mm ；D o —圆筒或球壳的外直径(D o = D i +2δn )，mm ；P T —试验应力，MPa ；P c —计算压力,MPa ；[p w ]—圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa ；δ—圆筒或球壳的计算厚度，mm ；δe —圆筒或球壳的有效厚度，mm ；δn —圆筒或球壳的名义厚度，mm ；бt —设计温度下圆筒或球壳的计算应力，MPa ；〔б〕t —设计温度下圆筒或球壳材料的许用应力，MPa ； бs —材料的屈服强度，MPa ；ø—焊接接头系数；1、承受内压圆筒计算厚度δ=PPcD t i -∮][2σ 2、承受内压球壳计算厚度δ=PPcD t i -∮][4σ 3、承受内压椭圆形封头计算厚度a ）标准椭圆形封头δ=PPcD t i 5.0∮][2-σ b ）非标准椭圆形封头δ=PkPcD t i 5.0∮][2-σ ])2(2[612ii h D k += 2、应力校核a 、液压试验时，圆筒的薄膜应力校核бT =ee D P i T δδ2)(+《0.9бs ø b 、气压试验时，圆筒的薄膜应力校核бT =ee D P i T δδ2)(+《0.8бs ø c 、液压试验时，球形容器的薄膜应力校核бT =ee D P i T δδ4)(+《0.9бs ø d 、气压试验时，球形容器的薄膜应力校核бT =ee D P i T δδ4)(+《0.8бs ø 3、最大允许工作压力计算a 、圆筒最大允许工作压力计算〔P w 〕＝ei t e D δσδ+Φ][2b 、球壳最大工作压力〔P w 〕＝ei t e D δσδ+Φ][4 4、内压容器试验压力液压试验 P T =1.25Pt ][][σσ 气压试验 P T =1.25P t][][σσ 对在用压力容器P 指最高工作压力，MPa5、容器开孔及开孔补强（本题2004年压力容器检验师考试考过） a 、开孔削弱面积A内压圆筒体与球壳A ＝d δ＋2δδet （1－f r ）d —考虑腐蚀后的开孔直径，d ＝d i ＋2Cδet —接管名义厚度C —壁厚附加量f r —强度削弱系数。
注册化工工程师必备-常压容器设备筒体强度及补强计算书自动计算-带计算公式
0 0.05 6.60 104.81 可行
0.05
试验压力下圆筒应力 σT=PT(Di+δe)/2δe= 许用值 σT≤0.9φReL σT≤0.9φReL 设计温度下圆筒计算应力 许用值 σ≤φ[σ]t σ≤φ[σ]t σ=PcDi/2δe
盛水试验时应力效核 2.44 110.5 可行 Mpa Mpa
1
常 压 容 器 设 备 强 度 计 算 书
压力容器计算表说明： 1、请在黄色格内填写设计条件，本表可自动计算出结果。在填写好取用值后即可打印成表。 2、黄色格内条件填写必须准确无误，完整正确，不可缺项。 3、如果有多个补强计算请另编页码。 4、如果有编写不当之处或有改进意见请提出批评改正。
2
常 压 容 器 设 备 强 度 计 算 书
0.38 4.56 4.94 8 3.44 液压试验时应力效核 0.08 0.05 16.58 179.78 可行 压力计算
mm mm mm mm mm Mpa Mpa Mpa Mpa
液压试验压力（取较大值）
0.075858696
试验压力下封头的应力 σT=PT(Di+δe)/2δe= 许用值 σT≤0.9φReL σT≤0.9φReL
12
常 压 容 器 设 备 强 度 计 算 书
内压椭圆封头开孔补强 (NB/T47003.1-2009) 单位
P ρ g h ρgh PC t di C1 C2 C d δ Di [σ]t φ hi
2
设计条件
设计压力 物料密度 重力加速度 液面高度 液注静压力 计算压力 P+ρgh 设计温度 接管内径 接管厚度负偏差 接管腐蚀裕量 厚度附加量 开孔直径 椭圆封头开孔处的计算厚度 圆筒或椭圆封头内直径 设计温度下接管材料许用应力 接管焊接接头系数 椭圆封头曲面深度 椭圆封头形状系数[2+（Di/2hi） ]/6 开孔位于以椭圆形封头中心80%内 直径范围开孔处的计算厚度 取最 小 接管实际外伸高度 值 √dδnt 取最 小 接管实际内伸高度 值 √dδnt 接管的名义厚度 壳体开孔处的有效厚度 接管的有效厚度 接管的计算厚度 0 997 10 1100 0.011 0.011 80 22 0.3 2 2.3 26.6 0.38 1600 137 1 375 1.09 0.12 100 2.45 0 2.45 6 5.7 3.7 0.001
圆筒和球壳的强度计算
18.3圆筒和球壳的强度计算I.内压固筒和内压球壳内压圆筒和内压球壳的计算公式采用与GB 150相同的中径公式，其适用范围对于内压圆筒p。
鉴0.4[u]'4，对于内压球壳X --0.6[ al'cAo2.外压国筒与外压球壳外压容器的失稳有弹性失稳和非弹性失稳之分。
如失稳时容器壁内应力小于材料的比例极限，且应力与应变符合虎克定律时，其失稳称为弹性失稳，此时，失稳临界压力与材料涵服强度无关，仅与材料奔性模鳍K和泊桑比朴有关。
由于各种强度等级的钦材的E和5差别甚小，所以，此时想采用高强度钦材代替低强度认材来提高容器的弹性稳定性几乎无效。
只有依靠增加加强圈数址或增大加强圈尺寸的方法。
若容器失稳时，壁内应力大于材料比例极限，应力与应变呈非线性关系，此时的失稳则称为非弹性失稳，非弹性失稳时临界压力与材料屈服强度有关，此时，采用高强度钦材代科低强度钦材可提高容器失稳稳定性。
外压圆筒和外压管子的汁算方法与GB 150是一样的，也按照De/S, .20的弹性圆筒和久/S< < 20的刚性圆筒分别考虑。
汽车衡当D./8, X20(相当于K--1.1)时，属于薄壁圆筒。
薄壁圆筒外压失稳时，其薄膜应力往往低于材料的比例极限，因而属于弹性失稳，其破坏以失稳为主，只要进行稳定性计算即可。
而Do/S< <20(相当于K>1.I)时.属于外压厚壁圆简，又称刚性圆筒。
外压厚壁圆筒达临界压力时，其周向应力往往已超过材料的屈服极限，因而属于非弹性失稳，其破坏既有强度问题，也有失稳问题，一般以强度破坏为主，计算方法和公式与GB 150相同。
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圆筒强度校核经典案例
是个如下图所示的圆形薄壁。
内径是2000mm，壁厚为10mm。
它受到来自内部的一个均不得应力作用。
假设应力大小σ为10Mpa，请问怎么对这个零件进行强度校核？请给出具体计算步骤，或者给出具体计算方法，还有，这个零件强度校核应该计算的是什么应力（正应力？切应力？还是其他。
）？强度校核分析方法如下：假设使用40Cr 抗拉强度980 MPa 抗剪强度490MPa薄管定义管厚度÷管内径＜0.0710÷(2000－2×10)=0.00505 ＜0.0715÷(2000－2×15)=0.0076142 ＜0.07 满足薄管定义薄管承受圆周方向应力的计算式σ=PD/2tt=管壁厚度mm；P=管内介质压力Mpa；D= 管子外径mmσ=钢管许用应力Mpa设管内压力10 Mpa【实际大小自行调整】σ=10×2000÷2÷10=1000MPa使用40Cr 抗拉强度980 MPa 抗剪强度490MPa设安全因素＞1.25安全安全因素=980/1000=0.98 ＜1.25 不安全t=15mmσ=10×2000÷2÷15=666.6666MPa≈670 MPa安全因素=980/670=1.46268 ＞1.25 安全薄管承受横方向应力的计算式σ=PD/4tσ=10×2000÷4÷10=500MPa安全因素=980/500=1.96 ＞1.25 安全t=15mmσ=10×2000÷4÷15=333.333333MPa≈340MPa安全因素=980/340=2.88235 ＞1.25 安全PS:（1）上列设安全因素＞1.25安全为一参考值【式工作环境及材料条件而定自行修正】（2）修正时记得要满足薄管定义管厚度÷管内径＜0.07 否则应力条件计算会很麻烦【考虑是弹性体时会个复杂】（3）实务上安全因素建议使用2.5【使用抗拉强度为基准时】，你的问题可改变材质或管厚度（4）圆周方向应力和横方向应力比较，圆周方向应力较大【考虑圆周方向应力就可以了】希望对你有所帮助。
关于 ASME 规范承受内压的圆筒形元件强度计算方法
关于 ASME 规范承受内压的圆筒形元件强度计算方法孙军【摘要】文章介绍了根据美国 ASME 规范第 I 卷规定的对受内压的圆筒型元件的强度计算一般方法和基本要求。
【期刊名称】《中国新技术新产品》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】1页(P22-22)【关键词】ASME 规范;强度计算【作者】孙军【作者单位】哈尔滨哈锅锅炉工程技术有限公司，黑龙江哈尔滨 150046【正文语种】中文【中图分类】TK221 概述美国机械工程师协会（ASME）《锅炉及压力容器规范》，是全世界公认的最具权威的国际规范，其内容丰富、全面，体系具体、严密，受到世界各国的重视，成为最可靠的动力锅炉和压力容器设计、制造和检验的依据。
随着我国国民经济的快速发展，我国发电设备的装机容量正以较快的速度在逐年递增。
我国引进国外的锅炉技术也越来越多。
这就要求科技人员掌握和贯彻ASME规范。
现对ASME规范第I卷规定的标准受内压的圆筒型元件的强度计算一般方法和基本要求进行分析。
2 承受内压的圆筒形元件强度计算2.1 计算公式2.1.1 管子外径 D≤125mm管子最小需要壁厚按下式计算：管子最高允许工作压力按下式计算：2.1.2 管子外径 D＞125mm的管道、集箱和锅筒（根据强度最小的筒节）管道、集箱和锅筒最小需要壁厚按下式计算：管道、集箱和锅筒最高允许工作压力按下式计算：其中：t：最小需要壁厚 mm；P：最高允许工作压力MPa；D：圆筒外径mm；R：圆筒半径mm；E：减弱系数；e：胀接管端部处的厚度因子；S：在金属设计温度下的最大许用应力MPa；C：考虑螺纹加工和结构稳定性的最小裕量mm；y：温度系数2.2 设计压力元件的设计压力ASME标准第Ⅰ卷没有做出具体规定，应由制造厂、工程设计人员或用户根据第Ⅰ卷中规定的许用压力、设计规则和尺寸确定。
引进美国CE公司的300MW、600WM锅炉的设计压力确定如下（仅供参考）：（1）汽包的设计压力要高于汽包的最大工作压力的1.05倍，汽包的最大工作压力取锅炉出口压力加上过热器系统的压力降。
第六章_内压薄壁圆筒及封头的强度设计
取介质的最高或最低温度 取加热介质的最高温度或冷却介质 的最低温度 取介质的最高工作温度
3、许用应力和安全系数
许用应力是以材料的各项强 度数据为依据，合理选择安 全系数n得出的。
[ ]
t
0
n
（1）极限应力 0 极限应力的选取与结构的使 用条件和失效准则有关 极限应力可以是 t t t b、 s ( 0.2 )、 st ( 0 ) 、 、 .2 D n
表41设计压力与计算压力的取值范围计算带夹套部分的容器时应考虑在正常操作情况下可能出现的内外压差夹套容器当有安全阀控制时取125倍的内外最大压差与01mpa两者中的较小值当没有安全控制装置时取01mpa真空容器取不小于在正常操作情况下可能产生的内外最大压差外压容器根据容器的充装系数和可能达到的最高温度确定设置在地面的容器可按不低于40如5060时的气体压力考虑装有液化气体的容根据介质特性气相容积爆炸前的瞬时压力防爆膜的破坏压力及排放面积等因素考虑通常可取11513p容器内有爆炸性介质装有防爆膜时单个容器不要装安全泄放装置设计压力p取值类型指容器在正常工作情况下在相应的设计压力下设定的元件的金属温度沿元件金属截面厚度的温度平均设计温度是选择材料和确定许用应力时不可少的参数
第一节强度设计的基本知识 一、关于弹性失效的设计准则 1、弹性失效理论
容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服 点，容器即告失效(失去正常的工作能力)，也就是说，容 器的每一部分必须处于弹性变形范围内。 保证器壁内的相当应力必须小于材料由单向拉伸时测得的 屈服点。
当
s
2、强度安全条件 为了保证结构安全可靠地工作，必须留有一定的安 全裕度，使结构中的最大工作应力与材料的许用应 力之间满足一定的关系，即
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第一部分：续
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；
碳钢的常见的4种结晶组织、性能；
碳的状态：化合、固溶 4种组织的含碳量 4种组织在铁碳合金状态中的位置：温度与含碳量
铁碳合金状态图：
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结晶曲线温度
碳钢热处理技术的基础 热处理温度升温范围与铁碳合金状态图中的位置
碳钢常用的热处理： 常见碳钢的分类、牌号、品种与应用场合； 不锈钢的定义、腐蚀机理； 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：
d2y
1
(x)
dx2
3
1
(
dy)2 dx
2
d2y dx2
取正
得到绕曲线近似方程：
d2y dx2
M(x) EIZM(x) EIZ Nhomakorabea取负
平面弯曲量的刚度条件：
y max y max
第二部分：续
6. 剪切：
涉及剪切强度和挤压问题； 焊缝的剪切强度计算；
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
化工行业的特点 化工设备的材料要有哪些特点 化工设备设计与工艺设计的联系体现在哪些方面； 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 化工设备材料的选材应该注意的问题和选材基本
原则；
化工材料的分类：
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；
强度条件：
N
剪应力计算公式：
Q A
剪应力，MPa
横截面上的内力：剪力，N 横截面的面积，m2
剪切强度条件 ：
Q [ ]
A
许用剪应力，MPa
塑性材料：[]0.6~0.8[] 脆性材料：[]0.8~1.0[]
强度计算公式：
My
I
max
M max I
ymax
M max I
M max WZ
ymax
强度条件：
max
Mmax WZ
I Z y 2 d A A
WZ
I y m ax
近似绕曲线方程的推导：
任意截面的曲率：
1 M (x)
E I Z
由微积分学推导，曲线y＝f(x)上任一点的曲率为：
图2-13
高温、静载、短时间对材料的影响：力学性能与温 度的关系
高温、静载、长时间对材料的影响
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；
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
蠕变、应力松弛的影响：泄漏，断裂
虎克定律与材料力学实验的关系
讲述这些指标？ 计算公式如何？和解题思路
第一部分：续
1. 材料力学性能测试：
标准试样：拉伸试样2种 （圆截面，矩形截面）， 压缩试验1种
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
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
A
刚度条件：
l l
胡克定律： E
杆件变形计算公式：
N E l
A
l
l N l EA
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；
《化工设备机械基础》
2019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
• 内容 静力学与材料力学：第1-6章，
压力容器：第14-16章 • 内容2：动力学，第8-13章，（第18章）
第一部分：化工材料
铸铁：离心泵、压缩机等用材； 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 合金钢：不锈钢，耐酸钢，合金元素与防腐机制 非金属材料
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
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
涉及：材料机械性能表征指标、测试方法、典型化工材料 与材料热处理
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）：
强度：抵抗断裂的能力； 刚度：提抗变形能力（往往指弹性变性） 稳定性：大变形，结构形状发生明显变化。 在材料力学部分和化工容器这两大部分哪些章节
塑性材料与脆性材料概念 材料的基本性能：常温、静载
四种典型的拉伸压缩试验：
典型塑性材料，拉伸 典型塑性材料压缩 非典型塑性材料的拉伸 脆性材料拉伸 脆性材料压缩
典型塑性材料的拉伸与压缩比较 典型塑性材料拉伸与典型脆性材料压缩比较 非典型塑性材料的屈服极限问题