第一篇：化工设备机械基础知识总结

化工设备机械基础知识总结

一．拉伸与压缩

1.内力（正应力）：σ=N/A=F/A 单位 ：MPa=N/mm²

2.强度条件：σmax=N/A≤[σ].通过强度条件校核强度：σmax=N/A≤[σ]，截面设计：A≥N/[σ] ,确定许用载荷：N≤[σ]/A.3.应变：纵向应变：ε=ΔL/L.虎克定律：①ΔL=FL/EA,推出：σ=Eε.二．弯曲 1.内力：

①剪力弯矩通过截面法受力分析可得。

②应力：σ=Eε=Ey/ρ.ρ(变形的曲率半径)y(该点到中性层的距离)计算公式：σ=My/Ιz M同一截面的弯矩由受力分析可得，y到中性轴的距离，Ιz 横截面惯性矩

，矩形截面：Ιz=bh³/12,圆形截面：Ιz=πD4/64.最大正应力：σmax= M/W Z,抗弯截面模量Wz，Wz=Ιz/ymax，Ymax是上下边缘到中性轴的距离。

2.应变：ε=y/ρ，ρ(变形的曲率半径)y(该点到中性层的距离)。3.强度条件：σmax=Mmax/Wz≤[σ],校核强度:Mmax/Wz≤[σ]，截面设计:Wz ≥Mmax/[σ]。

4.提高梁弯曲强度的主要途径：①选择合理的截面：（1）根据应力分布规律的选择：可以将矩形截面靠近中性轴的这部分的面积移到离中性轴较远的上下边缘作为翼板。（2）根据截面模量的选择：截面竖放不易弯曲。（3）根据材料特性的选择，对于抗压强度和抗拉强度相等的塑性材料（如钢材），一般采用对称于中性轴的截面。而对于抗压

第 1 页 强度和抗拉强度不等的脆性材料，最好使中性轴偏于相对较弱的一边。②合理布置支座和载荷作用位置。三．剪切

1.内力。①剪应力：τ=Q/A（Q剪力受力分析可得，A受剪构件的横截面积）剪切强度条件： Τ= Q/A≤[τ]可以通过材料拉伸时 的许用应力[σ] 来估计许用剪切应力。塑性材料[τ]=（0.6~0.8）[σ]，而脆性材料是[τ]=（0.8~1.0）[σ] ②

挤压应力:σjy=F/Ajy(Ajy挤压面积。方键是Ajy=L〃h/2,对于圆柱面为了简化计算，一般采用挤压面的正投影。Ajy=d〃h)挤压强度条件σjy=F/Ajy ≤[σjy]可以通过[σ]估计，[σjy]=（1.7~2.0）[σ] 四．扭转

1.外力矩的计算：T=60P/2πn或者T=6.55P/n.2.应力的计算：许用剪应力τp=τmax/ρmax〃ρ,抗扭截面模量Wρ =Iρ/ρmax，maxτ=Tn/Wρ, τp=Tnρ/Iρ,极惯性矩Iρ，圆截面Iρ=πD4/32≈0.1D4,Wρ=πD3/16≈0.2D3,圆环（内径d外径D α=d/D）：Iρ=πD4/32（1-α4）≈0.1D4（1-α4）Wρ=πD3/16≈0.2D3（1-α4）。3.强度条件：τmax=Tmax/Wρ,如果把Wρ=πD3/16带入就得到设计圆轴的直径。扭转时的许用剪应力[τ]=(0.5~0.6)[σ](塑性材料)[τ]=(0.8~1.0)[σ]（脆性材料）

4.纯剪切：互相垂直面上只有剪应力作用的情况叫做纯剪切。

剪切虎克定律：τ=Gγ(τ剪应力不超过比例极限τp，G剪切弹性模量，反映材料抵抗剪切变形的能力，γ剪应变，角变形。)G=E/2(1+μ)(E抗压

第 2 页 弹性模量，μ横向变形系数)。

5.扭转变形和刚度条件：扭转角φ=Tn〃l/G〃Iρ相对扭转角φ0=Tn/G〃Iρ ×180/π.刚度条件φ0=Tn/G〃Iρ ×180/π

≤[φ0]([φ0]许用扭转角)。

五．压杆

欧拉公式：Fcr=π2EI/(μL)2

L :杆长

EI：最小抗弯刚度

μ ：长度系数。

长度系数μ的不同取值：1.两端铰链=1 2.一端固定一端自由=2 3.两端固定=0.5 4.一端固定一端铰链=0.7 5.一端固定一端平移而不转=1.欧拉公式的适用范围：λ≥λp=(π2E/σp)1/2.I i2 iAI Aλ=μl/i 1.λ≥λp的称为细长杆：用欧拉公式计算应力σcr=π2E/λ2 2.λs≤λ≤λp的称为中长杆：用直线公式计算：σcr=a-bλ。

3.而对于λs≥λ的粗短杆来说，就直接用普通的强度计算：σcr=σs（屈服极限）

稳定性条件：1.折减系数法：安全系数法：ncrF Aφ——折减系数

Fcrncr ncrcrncrF。

I Aλ=μl/i

I i2 iA解题步骤⑴ 计算柔度

⑵确定杆的类型然后计算临界力 ⑶ 稳定性校核

第 3 页 增加杆的稳定性的方法： 核心就是让σcr增大

1、尽是减小压杆长度

2、增强支承的刚性：尽是选取μ小的支撑形式

3、合理选择截面形状

4、合理选用材料：①大柔度杆，选取普通钢；②中、小柔度杆，选取高强度钢。六．化工设备材料 碳素钢：

普通碳素钢：Q+三位数（MPa最低屈服极限超过就破坏）+A/B/C/D(D为最高质量等级)+脱氧程度（F/Z(不用标)/b/TZ）优质碳素钢：

①两位数（含碳量--万分之几）②含锰较高（末尾标Mn）③锅炉用钢（末尾标g）压力容器用钢（标R）

④铸造而得的碳钢件（标有ZG字样+两组数字（一个是屈服极限一个是强度极限的数值））铸铁：

灰铸铁：HT+数字（最低抗拉强度）

可锻铸铁：KT+H/B/Z分别是黑心，白心，珠光体。+数组（最低抗拉强度）+数组2（最低延伸率）

第 4 页 球墨铸铁：QT+两组数字（同可锻铸铁一样的意思）合金钢

结构钢：两位数（含碳量--万分之几）+合金元素符号+合金元素含量（%，1.5%以下不标）

工具钢：1位数（平均含碳量，千分之一，含碳量超过1.0%不标）+合金元素符号+合金元素含量 特殊性能钢：同合金工具钢

0表示含碳量低于或等于0.08%（微碳）00含碳量低于0.03%（超低碳）注：钢号末尾（A）表示高级优质钢

第 5 页

第二篇：化工设备机械基础总结

总结

《化工设备机械基础》是这学期新开的课，这门课程是一门综合性的机械类课程。这门课程涉及的内容较广，目的是获得基础力学和金属材料知识，具备设计常、低压化工设备和对再用压力容器进行强度、稳定校核的能力，能够对通用的传动零件进行简单的选型、核算和正常的维护使用，并了解压力容器监督管理法规，在今后工作中遵守实施。

这本书的内容分为力学基础、压力容器和典型化工设备三个部分。这三个部分既有相对独立性，又有相互之间的联系，本学期主要学习了压力容器这部分。

这本书的内容注重课本知识与实际应用的联系，加强基础和学以致用。讲述的方法适应化工工艺专业，内容深入浅出，还有一定的自学内容，用以提升自学能力。课本的附录很多，很好的补充了相关的知识，方便学习。

通过这门课的学习，我掌握了杆件、平板、回转形壳体的基础力学理论和金属材料的基础知识；了解了压力容器的设计、制作、材料使用和监查管理的有关标准和法规；具备设计、使用和管理中、低压压力容器与化工设备的能力。

在学习化工设备机械基础之前觉得是门较难的学科，不仅有很多的内容，而且还都复杂，实际应用性强。后来学了之后觉得学习化工设备机械基础应该有自己的方法，勤于思考是学习道路中必不可少的，重视教科书，把其原理、公式、概念、应用等认真思考，不放过细节。对抽象的概念千方百计领悟其意义，适当地与同学老师交流、讨论。在交流中摒弃错误。勤于应用也很重要，在学习阶段要有意识地应用原理，去做好每一道习题，“应用”对加深对原理的理解有神奇的功效，有许多难点是通过解题才真正明白的。做习题不在于多，而在于精。对于典型的题做完后一定要总结和讨论。宁肯精做一题，也不马虎做十题。除此之外，勤于对比与总结，这也是学习的一条捷径，总结在课程中多次出现的问题，进行总结定会给你豁然开朗的感觉。在总结中会发现，各知识点之间存在着一定的联系，通过对比，对其相互关系、应用条件等会有更深的理解，初学化工设备机械基础一定要有自己的笔记本，在课堂上做笔记，在自习时进行总结，并随时记下自己学习中的问题。只有经历刻苦学习转化为自己的东西才是终身有用。

一学期的学习结束了，在这一学期里获益匪浅，在这门学科里学到了以前学不到的知识，也开阔了我的视野，让我更好的将知识应用于实际。

第三篇：化工设备机械基础总结

化工设备机械基础

课程总结

一、课程介绍

1、篇章概述 1）化工机械力学基础

化工机械力学基础的任务就是研究构件在外力的作用下的变形和破坏规

律，为设计构件选择适当的材料和尺寸，以达到强度、刚度和稳定性 要求，使设备满足适用、安全和经济的原则，而提供必要的基础理 论知识。主要从以下两个方面来学习：

1、研究构件的受力的情况，进行受 力大小的计算；

2、研究材料的力学性能和构件的受力变形与破坏规 律，进行构件强度、刚度或稳定性的计算。2）化工机械材料基础

化学工业是国名经济的基础产业，各种化学生产工艺的要求不尽相 同。如压力从常压到高压甚至到超高压，温度从低温到高温，以及腐 蚀性、易燃、易爆物料等，是设备所运行的极其复杂的操作条件。由 于不同的生产条件对设备材料有不同的要求，因此，合理选择材料是 设计化工设备的主要环节。

材料的性能包括材料的力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等。力学性能是金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力，如强 度、硬度、弹性、塑性、韧性等。这些性能是化工设备设计中材料选 择及计算时决定许用应力的依据。

3、压力容器与化工设备

在化工厂中，可以看到许多设备，有的用来贮存物料，例如各种贮存罐、计量罐、高位槽；有的进行物理过程，例如换热器、蒸馏塔沉降器、过滤器；有的用来进行化学反应，例如聚合釜、反应器、合成炉。这些设备虽然尺寸大小不一，形态结构各异，内部构件形式更是多种多样，但是他们都有一个外壳，这个外壳就称为容器。容器的结构有筒体、封头、法兰、人孔、支座、接口管、液面计等。因此，了解各个结构的形式性能，选择合适的零件，使容器能够满足工艺要求至关重要。

4）机械传动与化工机器

化工生产中，所用的机器种类很多，但任何一部机器都是由原动机、工作机和传动部分组成的。将原动机的能量能够有效用于工作机，还需要一个中间环节，即组成传动机构的传动装置。因此，了解传动是机器能更好的运行时需要的。

2、课程学习目标

（1）掌握对化工设备中的受力构件进行强度、刚度和稳定性计算的基本理论和方法。

（2）能为常用化工设备合理地选择材料。（3）掌握化工设备通用零部件的选用方法。（4）了解压力容器监察管理法规。

3、课程特点

我国从上个世纪８０年代开始将分散在不同课程中的机械知识综合成《化工设备机械基础》课程，其主要特点有以下几点：

（１）高度的综合性 本课程内容包括静力学、材料力学、化工设备材料、化工容器、化工设备和课程设计，内容十分丰富。

（２）内容的选取着眼于适合化工、轻工等绝大多数非机械类专业的教学要求、针对性强，立足于加强基础和学以致用。

（３）密切联系生产实际，实践性强

二、学习内容总结

第一篇 化工机械力学基础、通过学习，我对力学的基本概念有了更深入的了解，掌握了力、约束和约束反力、刚体、平衡、力矩、力偶、力的平移、平面力系的简化和合力矩定理等基本概念；能熟练画出力物体的受力图；会列平面力系的平衡方程并求解平衡系统的约束反力；掌握了直杆轴向拉伸及压缩的内力和应力的求解及直杆轴向拉伸和压缩时的变形的求解；了解应力集中的概念并掌握了剪切与挤压的实用计算；掌握了扭转的概念和实例及扭转时外力和内力的计算；掌握了圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件；掌握了弯曲的概念和实例、剪力和弯矩的求解及会作剪力图和弯矩图；掌握了纯弯曲时梁横截面上的正应力概念并会计算惯性矩；掌握了弯曲正应力的强度条件；掌握了纯弯曲时梁横截面上的切应力概念、梁的弯曲变形及高粱弯曲强度和刚度措施。

第二篇 化工机械材料基础 掌握了广义虎克定律、强度理论及材料的疲软性能；掌握了化工机械常用材料，如碳钢、铸铁、低合金钢、化工设备特种钢、有色金属、非金属材料的成分、牌号、性能及用途；掌握了化工材料的腐蚀与防护及化工材料的防腐设计。

第三篇 压力容器与化工设备 掌握了容器的结构与分类；掌握了内压薄壁容器的设计、薄壁容器的几何特征 及内压薄壁容器的应力分析；掌握了容器的压力试验；掌握了内压容器封头的设计；掌握了外压容器球壳与凸形封头设计，了解加强圈的作用及结构；掌握了容器零部件，如法兰、容器支座、开孔补强、接管、视镜、人孔和手孔、视镜、设备吊耳；掌握了塔设备，如板式塔、填料塔的结构及用途；掌握了搅拌器类型、如何选用及附件

第四篇 机械传动与化工机器

了解了带传动的类型、结构、特点；了解了齿轮传动的特点和分类；了解了 蜗杆传动的组成、特点和类型等等

三、学习感悟

化学工业在国民经济中占有重要地位，它与农业、工业、国防以及人民的衣 食住行都有极为密切的关系。因为工艺是通过设备实现的，所以化工设备在化学工业中起着相当重要的作用。选择合理的设备对工艺来说十分重要，因而我们要懂设备，懂设备选型、选材及设备的设计等。这对我们将来要从事的化工方面的工作极为重要。

通过课程总结，我才发现原来在潜移默化中，我学到了这么多的东西。为次，我非常感谢教我们的罗老师。在到山西医药化工有限公司实习经历，让我深刻的感触到了，我们所学知识的用处很广，不同的生产需要不同的满足生产需要的设备，每个设备的外形、结构、附件都各不同，因此，需要我们了解并掌握机械方面的知识，来为我们的职业服务。在实习厂，我见到了各种法兰、封头、人孔、视镜、反应设备、塔设备、换热器等，我发觉自己很够认出它们，并知道它们的作用是什么、怎么选用等等。当亲眼见到这些实物时，我不禁想起了课堂上学的点点滴滴，因此，我发自内心的感谢罗老师的教导。

当然我也发现了自己学习中的不足，不能够将理论跟实践很好的联系起来。比如，当看到

第四篇：化工设备机械基础概念总结(自己总结的)

钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能，称为热处理.退火：把钢（工件）放在炉中缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间，随炉缓慢冷却下来的一种热处理工艺。目的：消除组织缺陷、降低硬度、提高塑性、便于冷加工、消除内应力、防止工件变形。正火是把钢（工件）放在炉中缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间，置于空气中冷却。目的：细化晶粒，提高韧性，有比退火为高的强度与硬度。正火与退火不同之处，在于正火是将加热后的工件从炉中取出置于空气中冷却。铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。淬火是把钢（工件）放在炉中缓慢加热至淬火温度(临界点以上30℃～50℃)，并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强度和耐磨性。淬火剂有空气、油、水、盐水，冷却能力递增.碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火.回火是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺。回火可以降低或消除零件淬火后的内应力，提高韧性。在150℃～250℃范围内的回火称“低温回火”。目的不降低硬度消除内应力。刃具、量具，要进行低温回火处理。中温回火温度是300℃～450℃。目的消除内应力降低硬度提高弹性。弹簧、刀杆、轴套等进行中温回火。高温回火温度为500℃～680℃。调质处理：淬火后的高温回火。目的获得较高的综合机械性能。用于各种轴类零件、连杆、齿轮、受力螺栓等。时效热处理：材料经固溶处理或冷塑变形后，在室温或高于室温条件下，其组织和性能随时间而变化的过程。时效可进一步消除内应力，稳定零件尺寸，它与回火作用相类似.“蠕变”现象： 高温高压的蒸汽管道下挠变形；高温高压下法兰及螺栓蠕变变形而泄漏；铅丝在常温下受重力作用而变长变细。“蠕变强度”：材料在高温下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力，以sn 表示，单位MPa。“铁碳合金”由95％以上铁和0.05％～4％碳及1％左右杂质元素所组成合金。含碳量0.02％～2％称为钢；含碳量大于2％称为铸铁；含碳量小于0.02％时称纯铁(工业纯铁)；含碳量大于4.3％的铸铁极脆.铁在910oc以上是具有面心立方结构的γ－Fe;铁在910oc以下是具有体心立方结构的α－Fe.碳溶解在a-Fe中形成固溶体称铁素体。a-Fe原子间隙小，溶碳能力低（最大溶解度不超过0.02％），强度和硬度低，但塑性和韧性很好。低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的性能。室温时，钢的组织中只有铁素体，没有奥氏体。碳溶解在g-Fe铁中形成固溶体称奥氏体。g-Fe原子间隙较大，碳的溶解度比a-Fe中大得多，如在723℃时可溶解0.8％，在1147℃时可达最大值2.06％。奥氏体组织是在a-Fe发生同素异构转变时产生的。由于奥氏体有较大的溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。硫 有害元素。FeS和 Fe形成低熔点(985℃)化合物。钢材热加工1150～1200℃，过早熔化而导致工件开裂，称“热脆”,磷 有害元素。虽能使强度、硬度增高，但塑性、冲击韧性显著降低。氧有害元素FeO、MnO、SiO2、Al2O3，使强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。氮:长时间放置或在200～300℃加热氮以氮化物形式的析出，硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。氢: 有害元素来源——钢由高温奥氏体冷至常温时，氢的溶解度降低，来不及到钢的表面逸出而积聚，并产生高压力，在钢材内产生“白点”。——裂纹源.按用途：建筑及工程用钢、结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢和特殊性能钢（不锈钢、耐热钢）按含碳量：低碳钢、中碳钢和高碳钢;按脱氧方式：镇静钢和沸腾钢;按品质：普通钢、优质钢和高级优质钢,Q235-A，屈服强度数值（MPa）普通碳素钢 质量等级A，B，C，D。脱氧方法为F，b，Z，TZ。化工压力容器用钢一般选用镇静钢。普通碳素钢有 Q195、Q215、Q235、Q255及 Q275五个钢种。铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁等。按合金元素总含量分:合金含量<5%，低合金钢,合金含量5%-10%，合金钢,合金含量>10%，高合金钢.铬 提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使塑性和韧性降低。提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。铝强脱氧剂，显著细化晶粒，提高冲击韧性，低冷脆性。提高抗氧化性和耐热性，对抵抗H2S介质腐蚀有良好作用。价格便宜，在耐热钢中常以它来代替铬。专业用钢锅炉用钢，压力容器用钢、焊接气瓶用钢等。在钢号后面分别加注 g、R或HP等，如20g、16MnR和15MnVHP等。特殊性能钢:不锈钢、耐热钢和高温合金及低温用钢.通常按钢的金相组织分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢和马氏体不锈钢等.防止晶间腐蚀的方法降低含碳量 <0.06%时不易产生，<0.03%时可靠地克服，超低碳不锈钢，如00Cr19Nil0 2）稳定碳原子，加入Ti，Nb，V，Mo稳定剂，广泛用，0Cr18Nil0Ti、0Cr18NillNb3）形成双相组织，加入铁素体促成元素Ti，Al，Si，Mo，铁素体含铬高、补充快，5%以内，阻断腐蚀通路。4)控制热规范，快速加热和冷却，或非常缓慢。5）补充热处理稳定化退火（免疫处理）压力容器用钢的基本要求: 较高的强度良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性.压力容器设计中，常用的强度判据包括抗拉强度бb 屈服点бs 持久极限,蠕变极限,疲劳极限б-1常用的塑性判据:断面收缩率,延伸率δ5常用的韧性判据:冲击吸收功Akv ,韧脆转变温度，断裂韧性。压力容器用非金属材料要求：除要求有良好的耐腐蚀性外，还应有足够的强度，好的热稳定性，良好的加工制造性能。氢腐蚀：氢气在较低温度和压力(＜200℃，＜5.0MPa)下；对普通碳钢及低合金钢不会有明显的腐蚀，但是；在高温高压下则会对它们产生腐蚀，结果使材料；的机械强度和塑性显著下降，甚至损坏，这种现；象常称为“氢腐蚀”。晶间腐蚀：发生在晶界，晶粒之间结合力下降，与元素Cr的含量有关。应力腐蚀：金属在腐蚀介质和拉应力，的共同作用下产生的一种，破坏形式。腐蚀与拉应力，起互相促进的作用，金属设备的防腐措施衬覆保护层 金属保护层、非金属保护层 电化学保护 阴极保护(牺牲阳极保护)、阳极保护添加缓蚀剂 缓蚀剂要求严格，必须根据设备所处的具体操，塔的迎风面受到风压载荷，并随高度而增加。基本假设：小位移假设，直法线假设不挤压假设。自重载荷，风载荷，地震载荷，偏心载荷。

第五篇：化工设备机械基础电子教案

XX教案

20XX

—

20XX学年

第1学期

课程名称

化工设备机械基础

授课对象

化工（含化工专升本）

授课教师

职

称

副教授

教材版本

赵军《化工设备机械基础》

参

考

书

XX学院教务处印制

《化工设备机械基础》教案（首页）

20XX－20XX学年

第1学期

主讲教师

院(系)部

化学化工学院

教研室

化工教研室

职

称

副教授

学

历

本科

课程名称

化工机械基础

课程类别

专业必修课

课程序号

课程代码

授课专业

化学工程与工艺

总

学

时

讲授

实验

上机

其它

学

分

课程性质和目的《化工设备机械基础》是化工工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课，包括工程力学基础（静力学、材料力学）、化工设备设计基础和机械传动三大部分。其任务是使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。具体为：

1、掌握对化工设备中的受力构件进行强度、刚度和稳定性计算的基本理论和方法。

2、能为常用化工设备合理地选择材料。

3、掌握化工设备通用零部件的选用方法。

4、了解压力容器监察管理法规。

课程教学基本要求

1、本课程的教学应贯彻应用性原则和重视素质培养原则。要求理论分析与设计方法相结合，理论教学主要是讲清概念，学会应用，对数学推导一般不作演绎。要重视分析实例、课堂讨论、习题等教学环节，同时将课程内容与生产实习、课程设计、毕业设计相结合，培养学生理论联系实际的能力。

2、工程力学是课程教学的核心内容，是学好其他部分内容的基础，应着重抓好。其余教学内容则可根据各专业的特点和安排学时（或学分）的多少选择讲授。对化工工艺专业则要抓好化工设备设计基础，而机械传动部分可不作为重点。讲课要结合化工行业的实际，并允许对教学内容做必要调整和组合。

3、考核方式以闭卷为主，平时成绩在期评成绩中应占有一定的比重。

教

材与参考书

1、赵军等编，《化工设备机械基础》（第二版），化学工业出版社，2007年；

2、董大勤主编，《化工设备机械基础》，化学工业出版社，2002年。

3、张新占主编，《工程力学》（上）、（下），西北工业大学出版社，2001年。

4、潘永亮主编，《化工设备机械设计基础》，科学出版社，1999年；

《化工设备机械基础》教案

序

号

第1次课

周次

学

时

授课时间

20XX年X月X日

章节名称

1.物体的受力分析和静力平衡方程

1.1静力学基本概念

1.2约束和约束反力

1.3分离体和受力图

教学目的与要求

1、使学生掌握力、刚体、平衡等静力学基本概念。

2、使学生掌握约束和约束反力概念。

3、使学生学会画受力图。

重点与难点

重点：1力、刚体、平衡等静力学基本概念。

2约束和约束反力概念。

3学会画受力图。

难点：学会画受力图。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

概述

工程力学是一门研究物体机械运动及构件强度、刚度和稳定性的科学。

工程力学的两个基础部分：静力学和材料力学。

为保证构件正常工作，构件应当满足以下要求：(1)

强度要求

(2)

刚度要求

(3)

稳定性要求

1.1静力学基本概念

一、力的概念及作用形式

力：物体间相互的机械作用，单位：N，kN，力是矢量，F或F表示，既有大小又有方向

力的三要素：大小，方向，作用点

按力的作用方式分类可分为：表面力和体积力（eg.重力，磁力）

按作用面积大小可分为：集中力和分布力（kN/m）

二、刚体的概念

刚体：在任何情况下都不发生变形的物体。它是抽象化概念，是一种变形很小情况下的理想模型。

静力学中主要研究物体所受力系的简化及平衡条件，不研究变形，故可视为刚体。

三、平衡的概念

平衡状态：物体相对于地球静止或作匀速直线运动时的状态。是物体机械运动的特殊情形。并将作用于该物体上的力系称为平衡力系。

平衡力系：物体处于平衡状态时的力系。

二力平衡原理（公理）：作用于刚体上的两个力平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上（等值、反向、共线）

二力构件：只受两力作用且处于平衡的构件，特点是：两力必沿作用点的连线。

加减平衡力系原理（公理）：在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。

力的可传性原理：作用于刚体上的力，可沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变它对刚体的作用效应。故作用于刚体上力的三要素是大小、方向、作用线。

四、作用和反作用定律

作用和反作用定律：两物体间相互作用的力总是大小相等，作用线相同而指向相反，分别作用在这两个物体上。（重力与支持力）

作用于与反作用力不能与两力平衡中的一对平衡力混淆。

1.2约束和约束反力

自由体：能在空间作任意位移的物体，eg.飞机、火箭、卫星等。

非自由体：位移受到某些限制的物体，eg.悬挂着的灯。

主动力：能使物体运动或有运动趋势的力，eg.重力、电磁力、风力等，工程上也称为载荷。

约束：阻碍非自由体运动的限制条件，eg.绳索就是灯的约束，铁轨是火车的约束。

约束反力：约束对物体的作用力，eg.T就是绳索对灯的约束反力。

典型（平面）约束类型：

（1）柔索约束：绳子、链条、皮带、钢丝等柔性物体。绳索对物体的约束反力，作用点在接触点，方向沿绳索的中心线，而背离物体。

（2）理想光滑面约束：物体接触面上的摩擦力相比其他力很小，可忽略不计，这样的接触面为光滑面，不能限制切向方向运动，只能限制法向，其约束反力：沿接触面在接触点处的公法线且指向物体。

（3）圆柱铰链约束：如图,只限制两构件的相对移动，不限制相对转动，其约束反力为Fx、Fy，即通过销钉中心，沿接触点法线方向的约束反力。用圆柱铰将构件与底座连接起来，构成铰支座。可分为：

固定铰支座，如图1-8a，可动铰支座，如图1-9a。

固定端约束：物体的一部分固嵌与另一物体所构成的约束，eg.电线杆等，图1-20(a)。固定约束反力有三个，FxA、FyA、MA。

1.3分离体和受力图

分离体：把研究对象从周围物体的约束中分离出来，成为自由体，此对象即为分离体。

受力图：单独画出物体轮廓，将作用在它上面的主动力与约束反力画在上面得到的图。

画受力图的步骤：

（1）确定研究对象，并将其从周围物体的约束中分离出来，即取分离体（先取二力杆）

（2）画已知力，如外力（载荷），重力等。

（3）画约束反力。根据约束类型，画出约束反力。

例：1-1，1-2

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第2次课

周次

学

时

授课时间

20XX年X月X日

章节名称

1.物体的受力分析和静力平衡方程

1.4力的投影、合力投影定理

1.5力矩、力偶

1.6力的平移

1.7平面力系的简化、合力矩定理

教学目的与要求

1、使学生掌握合力投影定理。

2、使学生掌握力矩、力偶和力的平移。

3、使学生掌握力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。

重点与难点

重点：1合力投影定理。

2力矩、力偶和力的平移。

3力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。

难点：力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

1.4力的投影

合力投影定理

一、力的投影概念

从力矢量F的两端AB分别向x轴作垂足a,b，线段 ab称为力F在x轴上的投影。

二、力在直角坐标轴上投影

力F在x（y）轴上的投影：从力F的起点A，终点B向ox（oy）轴作垂线得垂足a、b，线段ab称力F在x（y）轴上的投影。

若已知F的大小及其与x轴所夹的锐角α，则有：

力在坐标轴上的投影的特性：a.标量

b.符号，ab与x轴同向为正

c.平行力且等值时在坐标轴上投影相同

d.力平行移动后投影值不变

三、合力投影定律

合力：若一个力对刚体的作用效果与一个力系等效，则此力称为该力系的合力，该力系中的各个力称为此合力的分力。

合力投影定律：合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。

1.5力矩

力偶

一、力矩

力矩：力的大小和力臂的乘积。

力偶：大小相等、作用相平行的两个反向力组成的力系。

力偶矩：力的大小和力偶臂的乘积。

力偶的性质：力偶无合力、力偶与位置无关、力偶矩大小转向不变时、力偶系可由力偶代替。

二、力偶与力偶矩

力偶作用面：力偶中两力所在的平面。

力偶臂：两力作用线间的垂直距离，以d表示。

力偶的特点：对刚体只产生转动效应而没有移动效应，力偶不能与一个力等效或平衡，只能被力偶平衡。

力偶矩：以乘积F.d作为度量力偶对物体的转动效应的物理量，记作m（F，F）或m=+-Fd，力偶矩为代数量，力偶矩转向为逆时针时为正，单位N·m（kN·m）与力矩同。

力偶中两力对其作用面内任一点的矩的代数和恒等于力偶矩。

力偶的特性：a.大小转向不变，力偶可在平面内任意移动或改变F、d的大小。C.力偶可移到与作用平面平行的平面内而不改变其作用效果。

力偶的三要素：力偶矩的大小、转向、作用平面。

1.6力的平移

力的平移定理：作用在刚体上的力可平行移动到刚体内任一点，但必须同时附加一个力偶，其力偶矩等于原力F对平移点的矩。

1.7平面力系的简化

合力矩定理

一、平面力系的简化

平面力系：各力的作用线都分布在同一平面内，既不汇交于同一点，又不完全平行。

平面力系向其作用面内任一点简化，得到主矢F′R和主矩Mo。

二、平面力系简化结果讨论：

若F′R≠0，Mo=0，则原力系简化为一个合力F′R，并通过简化中心的原力系的合力。

若F′R

=0，Mo≠0，则原力系简化为一个力偶，力偶矩等于原力系对简化中心的主矩，与简化中心位置无关。

若F′R≠0，Mo≠0，则此力系可进一步简化为一个合力，使d=Mo/

F′R，转移力偶。

若F′R

=0，Mo=0，则原力系为平衡力系

三、合力矩定理

合力矩定理：当平面力系可以合成为一个合力时，则其合力对于作用点内任一点的矩，等于力系中各分力对同一点的矩的代数和。

例：1-3，1-4

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第3次课

周次

学

时

授课时间

20XX年X月X日

章节名称

1.物体的受力分析和静力平衡方程

1.8平面力系的平衡方程

1.9空间力系

教学目的与要求

1、使学生掌握平面力系的平衡方程。

2、复习上节学到的力学基本概念，求解平衡系统的约束反力。

重点与难点

重点：平面力系的平衡方程。

难点：利用平面力系的平衡方程求解约束反力。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

1.8平面力系的平衡方程

物体在平面力系作用下处于平衡的充分必要条件：

若主矢量FR′=0，主矩MO=0，则为平衡力系

例1-5

例1-6

例1-7

例1-8

例1-9

求解物体平衡问题的解题方法和步骤：

①

确定研究对象，取分离体，画受力图。注意刚体之间作用力与反作用力之间的关系。

②

选取合适的坐标轴，列静力平衡方程。为例便于计算，坐标轴的方位应尽量与较多的力平行或垂直；矩心尽量选在未知力作用线的交点上。

③

解平衡方程，求解未知力。

1.9空间力系

若作用在物体的力系中各力的作用线不在同一平面内，则称该力系为空间力系。

一、力在直角坐标轴上的投影

一次投影法

二次投影法

合力投影定理同样适用于空间力系。

二、力对轴的矩——合力矩定理同样适用于空间力系。

三、空间力系的平衡方程

公式（1-22）

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第4次课

周次

学

时

授课时间

2011年9月19日

章节名称

2.拉伸、压缩与剪切

2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例

2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力

2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力

2.4轴向拉伸与压缩时的变形

2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能

2.6拉伸和压缩的强度计算

教学目的与要求

1、使学生掌握直杆轴向拉伸及压缩的内力和应力的求解。

2、使学生掌握直杆轴向拉伸和压缩时的变形的求解。

重点与难点

重点：直杆轴向拉伸及压缩应力的求解。

难点：直杆轴向拉伸及压缩应力的求解。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

概述

一、材料力学的基本假设

⑴

连续性假设

⑵

均匀性假设

⑶

各向同性假设

⑷

小变形假设

二、杆件的基本受力与变形形式

①轴向拉伸与压缩

②剪切

③扭转

④弯曲

2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例

一、内力的概念

在材料力学中，凡作用在杆件上的载荷和约束反力均称为外力。杆件受外力而变形时，杆件内部各部分之间的相互作用力称为内力。

二、截面法

轴力

取构件的一部分为研究对象，利用静力学平衡方程求内力的方法，称为截面法。截面法求内力可按以下三个步骤进行：

1)截

沿欲求内力的截面，用假想平面把杆件分成两部分。

2)代

取其中一部分为研究对象，画出其受力图。在截面上用内力代替移去部分对留下部分的作用。

3)求

列出研究对象的静力平衡方程，确定未知的内力。

2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力

轴向拉伸、轴向压缩

拉力，符号为正；压力，符号为负。

2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力

一、应力的概念

应力：单位面积上的内力。

二、轴向拉伸和压缩时横截面上的正应力

横截面上的正应力s可以直接表示为

2.4轴向拉伸与压缩时的变形

一、纵向变形

单位长度的伸长量来表征杆件变形的程度，称为线应变或相对变形。

二、胡克定律

胡克定律：当应力不超过比例极限时，则正应力与纵向线应变成正比。

三、横向变形

在轴向力作用下，杆件沿轴向的伸长（缩短）的同时，横向尺寸也将缩小（增大）。

四、泊松比

实验表明，对于同一种材料，当应力不超过比例极限时，横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为常数。比值ν称为泊松比。

2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能

一、材料在拉伸时的力学性能

1、低碳钢在拉伸时的力学性能

（1）材料的刚度指标：第Ⅰ阶段

弹性阶段

（2）材料的强度指标：第Ⅱ阶段

屈服阶段、第Ⅲ阶段

强化阶段、第Ⅳ阶段

局部变形阶段

（3）材料的塑性指标

（4）冷作硬化现象

2、其它材料在拉伸时的力学性能

二、材料在压缩时的力学性能

2.6拉伸和压缩的强度计算

一、极限应力、许用应力和安全因数

二、拉伸和压缩时的强度条件计算

例题2-3、2-4、2-5

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第5次课

周次

学

时

授课时间

2011年9月22日

章节名称

2.拉伸、压缩与剪切

2.7应力集中的概念

2.8剪切与挤压的实用计算

教学目的与要求

1、使学生了解应力集中的概念。

2、使学生掌握剪切与挤压的实用计算。

重点与难点

重点：1应力集中的概念。2剪切与挤压的实用计算。

难点：剪切与挤压的实用计算。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

2.7应力集中的概念

应力集中：等截面直杆应力均匀分布，但当截面有突变时，如有切口、圆孔、螺纹等，应力不再均匀分布，如图开有圆孔的薄板，应力急剧变化，这种因构件截面尺寸突然变化而引起的局部应力急剧增大的现象称为应力集中。

2.8剪切与挤压的实用计算

一、剪切的实用计算

剪力：用截面法沿剪切面截开，可能与截面相切的内力Q，称为剪力，可用平衡方程求解。

剪应力：对剪切构件用单位面积上平行于截面的内利来衡量内力的集度，单位MPa。

用公式求得的为名义剪应力（实际剪应力在截面上分布不均匀）或平均剪应力。

剪切强度计算

二、挤压的实用计算

剪切构件除受到剪切外还受到挤压作用，作用在作用面上的压力称挤压力，用p表示，即压力的作用面称挤压面。

材料的许用挤压应力。

挤压面为平面时，挤压面积Ap等于挤压面；当挤压面为圆柱时，挤压面积Ap为圆柱投影面积。

例2-6

例2-7

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第6次课

周次

学

时

授课时间

2011年9月26日

章节名称

3.扭转

3.1扭转的概念和实例

3.2扭转时外力和内力的计算

3.3纯剪切

3.4圆轴扭转时的应力

教学目的与要求

1、使学生掌握扭转的概念和实例。

2、使学生掌握扭转时外力和内力的计算。

重点与难点

重点：1掌握扭转的概念和实例。2掌握扭转时外力和内力的计算。

难点：扭转时外力和内力的计算

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

3.1扭转的概念和实例

扭转是杆件的又一种基本变形形式。

扭转的受力特点：外力为一组外力偶，且力偶的作用面垂直于杆件的轴线。扭转的变形特点：杆件的任意两个横截面绕轴线相对转过一个角度，此角称相对扭转角φAB，表示截面B对截面A的相对扭转角。

3.2扭转时外力和内力的计算

一、外力偶矩的计算

作用于轴上的外力偶矩，通常不是直接给出其数值，而是给出轴的转速n(r/min)和轴所传递的功率P(kW)，这时需要按照理论力学中推导的功率、转速、力矩三者的关系式来计算外力偶矩的数值，即

（1）

二、扭转和扭矩图

用截面法计算轴内力-扭矩T，步骤：截，取，平衡方程求T，画扭矩图。

T的符号规定：右手螺旋法则。例：3-1

3.3纯剪切

一、薄壁圆筒扭转时的剪应力

二、剪应力互等定理

τ‘=τ

相互垂直的两个截面上剪应力成对出现，且数值相等；两者都垂直于两平面的交线且方向相背或相知。

剪应力符号判断

三、剪应变、剪切胡克定律

τ=Gγ，G为剪切弹性模量，MPa，γ，剪应变，无量纲。

3.4圆轴扭转时的应力

一、变形几何关系

圆轴扭转的平面假设：原为平面的横截面变形后仍保持为平面，只是各横截面相对地转过了一个角度。这就是圆轴扭转的平面假设。

二、应力应变关系

横截面上任意一点A的剪应力τ与扭矩T及距离OA(=ρ)成正比。

三、静力学关系

极惯性矩：可推导出圆轴扭转横截面上任一点的剪应力τp计算公式：

抗扭截面模量：当ρ=D/2时,，Wt=

Ip/(D/2)

Wt为抗扭截面模量。

（1）空心圆截面极惯性矩

式中α=d/D为横截面内外径之比。

扭转截面系数

（2）实心圆截面

将d=0及α=d/D=0代入上两式，即可得实心圆截面对形心的极惯性矩和扭转截面系数分别为：

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第7次课

周次

学

时

授课时间

2011年9月29日

章节名称

3.扭转

3.5圆轴扭转时的强度条件

3.6圆轴扭转时的变形和刚度条件

教学目的与要求

1、使学生掌握圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。

重点与难点

重点：1掌握圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。

难点：圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

3.5圆轴扭转时的强度条件

前面已经得到,圆轴扭转时横截面上的最大剪应力在截面的周边上.圆轴扭转时的强度条件为：

塑性材料：[τ]=（0.5~0.6）[σ]

脆性材料：[τ]=（0.8~1.0）[σ]

强度条件公式工程上可用来进行强度校核、截面设计、确定许用载荷。

例：3-2，3-3

3.6圆轴扭转时的变形和刚度条件

一、圆轴扭转时的变形

圆轴扭转变形的标志是两个横截面间的相对扭转角。

相对扭转角

T扭矩

l-截面间距

GIp抗扭刚度

二、圆轴扭转时的刚度条件

[θ]：单位长度许用扭转角（度/米、弧度/米）

例：3-4

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第8次课

周次

学

时

授课时间

2011年10月10日

章节名称

4.弯曲

4.1弯曲的概念和实例

4.2剪力和弯矩

4.3剪力图和弯矩图

教学目的与要求

1、使学生掌握弯曲的概念和实例。

2、使学生掌握剪力和弯矩的求解。

3、使学生掌握作剪力图和弯矩图。

重点与难点

重点：1弯曲的概念和实例。2剪力和弯矩的求解3剪力图和弯矩图。

难点：剪力和弯矩的求解。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

4.1弯曲的概念和实例

弯曲是工程实际中最常见的一种基本变形形式。

平面弯曲。P49图4-5，所有外力均垂直于梁的轴线并作用于纵向对称面，变性后梁的轴线在纵向对称面内弯曲成一条平面曲线，这种弯曲变形成为平面弯曲，梁可用轴线代替，梁的横截面形状如图4-4等。

4.2剪力和弯矩

用截面法求静定梁的内力---剪力和弯矩

步骤：

（1）用静力学方程求支座反力；

（2）用截面法求内力；

例4-1简支梁受集中力作用

4.3剪力图和弯矩图

Q=Q（x）---剪力方程，剪力沿梁变化的曲线为剪力图

M=M（x）--弯矩方程，弯矩沿梁变化的曲线为弯矩图

剪力图和弯矩图的规律：5个

例4-2

例4-3

例4-4

例4-5

例4-6

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第9次课

周次

学

时

授课时间

2011年10月13日

章节名称

4.弯曲

4.4纯弯曲时梁横截面上的正应力

4.5惯性矩的计算

教学目的与要求

1、使学生掌握纯弯曲时梁横截面上的正应力概念。

2、使学生掌握惯性矩的计算。

重点与难点

重点：1纯弯曲时梁横截面上的正应力。2惯性矩的计算。

难点：惯性矩的计算。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

4.4纯弯曲时梁横截面上的正应力

梁上一般有内力Q与M，即存在σ与τ，但一般τ为次要因素，主要为σ，故考虑纯弯曲。

当梁的横截面上仅有弯矩而无剪力，从而仅有正应力而无切应力的情况，称为纯弯曲。

一、平面假设和变形几何关系

梁弯曲时，横截面上任一点处的正应力与该截面上的弯矩成正比，与惯性矩成反比，并沿截面高度呈线性分布。y值相同的点，正应力相等；中性轴上各点的正应力为零。在中性轴的上、下两侧，一侧受拉，一侧受压。距中性轴越远，正应力越大。

二、物理关系和应力分布

胡克定律

三、静力学关系

当y=ymax时，弯曲正应力最大，其值为

式中，称为截面对于中性轴的弯曲截面系数，是一个与截面形状和尺寸有关的几何量。

4.5惯性矩的计算

一、简单截面图形的惯性矩

1、矩形截面

2、圆形及圆环形截面

二、组合截面图形的惯性矩、平行移轴公式

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第10次课

周次

学

时

授课时间

2011年10月20日

章节名称

4.弯曲

4.6弯曲正应力的强度条件

教学目的与要求

1、使学生掌握弯曲正应力的强度条件。

重点与难点

重点：1弯曲正应力的强度条件。

难点：弯曲正应力的强度条件。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

4.6弯曲正应力的强度条件

例题4-8工字钢的抗弯截面系数查国家标准GB/T706-1988

例题4-9由于横截面对中性轴不对称，分别计算B截面和D截面的拉应力

由于许用压应力与许用拉应力不同，分别计算B截面和D截面的压应力

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第11次课

周次

学

时

授课时间

2011年10月20日

章节名称

4.弯曲

4.7梁弯曲时切应力

4.8弯曲变形

4.9提高粱弯曲强度和刚度措施

教学目的与要求

1、使学生掌握纯弯曲时梁横截面上的切应力概念。

2、使学生掌握梁的弯曲变形。

3、使学生掌握提高粱弯曲强度和刚度措施。

重点与难点

重点：提高粱弯曲强度和刚度措施。

难点：梁的刚度校核。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

4.7*梁弯曲时的切应力

几种常见截面梁上弯曲切应力的大致分布规律及最大切应力。

4.8

弯曲变形

工程中的梁除了要满足强度条件之外，对弯曲变形也有一定的限制。

根据工程实际中的需要，为了限制或利用构件的变形，必须研究梁的变形规律。

一、挠曲线、挠度和转角

二、挠曲线的近似微分方程

——梁的挠曲线近似微分方程。求梁变形的方法通常称为积分法。

三、用叠加法求梁的变形

四、梁的刚度校核：wmax£[w]

；qmax£[q]

4.9

提高粱弯曲强度和刚度的措施

一、合理安排梁的受力情况

1.采取适当地分散载荷。2.采用合理布置梁的支座

二、选择合理的截面形状

由弯曲正应力强度条件看，梁横截面的抗弯截面系数Wz越大，粱的强度就越高。工字形或槽形截面最经济合理，圆形截面最差。从弯曲刚度角度看，在同等截面面积条件下，工字形和槽形截面比矩形和圆形截面有更大的惯性矩，因而可提高梁的弯曲刚度。

作业布置

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第12次课

周次

学

时

授课时间

2011年10月24日

章节名称

应力状态分析、强度理论、组合变形

5.1

应力状态的概念

5.2

平面应力状态分析

5.3

三向应力状态简介、广义虎克定律

教学目的与要求

1、使学生掌握应力状态概念和广义虎克定律。

重点与难点

重点：使学生掌握应力状态概念和广义虎克定律。

难点：应力状态概念。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

5.1

应力状态的概念一、一点的应力状态

通过受力构件上一点的所有各个不同截面上应力的集合，称为该点的应力状态。

二、主平面和主应力

主平面：单元体上切应力为零的平面，主应力：主平面上的正应力。

单向应力状态：一点的三个主应力中若只有一个主应力数值不为零［图5-3（a）］；

二向应力状态：一点的三个主应力中若有两个不为零［图5-3（b）］；

三向应力状态：一点的三个主应力中若三个都不为零［图5-3（c）］。

5.2

平面应力状态分析

σx、σy分别表示作用在x、y轴垂直平面上的正应力。切应力的第一个下标表示其作用面，第二个下标表示其方向（如τxy表示作用在与x轴垂直的平面上且与y轴方向平行的切应力）。根据切应力互等定理，τxy

=

τyx。应力的符号规定同前。

一、任意斜截面上的应力

二、主平面和主应力

极值正应力所在的平面就是切应力τα等于零的平面，即主平面。

由于主平面上的正应力是主应力，所以主应力就是最大或最小的正应力。

三、极值切应力，这说明极值切应力所在平面与主平面成45º角。注意：此处所指的极值切应力是指平面应力状态下于零应力垂直的各斜截面中的切应力的机制，并不指三向应力状态下单元体最大切应力。

例：5-2

例：5-3

5.3

三向应力状态简介

广义虎克定律一、三向应力状态的最大应力

设三向应力状态的三个主应力为σ1、σ2、σ3。可以证明，过该点所有截面上的最大正应力为σ1，最小正应力为σ3，即

二、广义胡克定律

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第13次课

周次

学

时

授课时间

2011年10月27日

章节名称

应力状态分析、强度理论、组合变形

5.4

强度理论简介

5.5组合变形的强度计算

教学目的与要求

1、使学生掌握四个强度理论。

2、使学生掌握杆件组合变形时的强度计算。

重点与难点

重点：1使学生掌握四个强度理论。

难点：杆件组合变形时的强度计算。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

5.4

强度理论简介

一、脆性断裂理论

1．最大拉应力理论（第一强度理论）

2.最大伸长线应变理论（第二强度理论）

二、塑性屈服理论

1.最大切应力理论（第三强度理论）

2.畸变能密度理论（第四强度理论）

三、强度理论的统一形式

σr

≤[σ]

σr称为相当应力。它由三个主应力按一定形式组合而成。

例：5-4

5.5

组合变形的强度计算

一、组合变形的概念与实例

工程实际中，一些杆件往同时产生两种或两种以上的基本变形，这类变形形式称为组合变形。

二、拉伸（或压缩）与弯曲的组合例：5-5

三、弯曲与扭转的组合例：5-7

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第14次课

周次

学

时

授课时间

2011年11月6日

章节名称

疲劳

6.1交变应力的概念

6.2疲劳的概念

6.3

持久极限

6.4

提高构件疲劳强度的措施

教学目的与要求

1、使学生交变应力、疲劳、持久极限等概念及工程现象

2、使学生掌握提高构件疲劳强度的措施

重点与难点

重点：1交变应力、疲劳、持久极限等概念。2提高构件疲劳强度的措施

难点：交变应力、疲劳、持久极限等概念

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

6.1交变应力的概念

交变应力：在工程中，有些构件的应力大小或方向随时间作周期性变化，这种应力称为交变应力。

6.2疲劳的概念

疲劳：构件在交变应力下的破坏现象，工程上习惯称为“疲劳”破坏。

6.3

持久极限

一、材料的持久极限

持久极限：在交变应力作用下，材料经过无数次循环而不发生破坏的最大应力称为持久极限，也称为疲劳极限。

二、影响构件持久极限的因素

（1）构件外形的影响

（2）构件尺寸的影响

（3）构件表面质量的影响

三、对称循环下构件的持久极限

6.4

提高构件疲劳强度的措施

1、减缓应力集中

2、降低表面粗糙度

3、增加表面强度

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案

序

号

第15次课

周次

学

时

授课时间

2011年11月3日

章节名称

化工设备设计基础概述

7.1

容器的结构与分类

7.2

容器机械设计的基本要求

7.3

容器的标准化设计

7.4

化工容器常用金属材料的基本性能

教学目的与要求

1、使学生掌握容器的结构与分类

2、使学生掌握过程设备常用金属材料的基本性能

重点与难点

重点：1容器的结构与分类。2过程设备常用金属材料的基本性能。

难点：金属材料的基本性能。

授课方法

与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

7.1

容器的结构与分类

一、容器的结构

在化工厂和石油化工厂，有各种各样的设备。这些设备按照它们在生产过程中的原理，可以分为反应设备、换热设备、分离设备和储运设备。

二、容器的分类

容器通常可按容器的形状、容器厚度、承压性质、工作温度、支承形式、结构材料及