压力容器设计的力学基础及其标准应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 变形固体与变形固体力学的基本假定 1

1.2 外力与内力、截面法 3

1.3 应力的概念 5

1.4 位移与变形 6

思考题 8

第2章 拉伸与压缩 9

2.1 轴力与截面上的应力 9

2.2 本构关系与弹性模量、泊松比 10

2.4.1 变形位能 11

2.4 变形位能与虚位移原理 11

2.3 圆形薄壁压力容器中的应力 11

2.4.2 虚位移原理 12

2.5 静定与静不定的概念 14

2.6 材料的力学性质 16

2.6.1 应力—应变关系曲线 16

2.6.2 断后伸长率与断面收缩率 17

2.6.3 冷作硬化 18

2.7 压力容器中的蠕变与应力松弛 18

2.8 许用应力法与极限载荷法 19

2.8.1 许用应力与安全系数 19

2.8.2 极限载荷设计法 20

思考题 21

第3章 剪切与扭转 22

3.1 剪切 22

3.1.1 基本概念 22

3.1.2 铆接计算 23

3.1.3 剪应力互等定理 23

3.2 扭转及圆截面轴在扭转时的应力与变形 24

3.2.1 扭转的概念 24

3.2.2 圆轴扭转时的应力与变形 24

3.2.3 圆轴扭转时的强度与刚度 26

3.2.4 示例 27

思考题 28

第4章 弯曲 29

4.1 弯曲时的内力与应力 29

4.1.1 梁的支座与反力 29

4.1.2 弯矩与剪力 30

4.1.3 弯矩、剪力与分布载荷集度间的关系 31

4.1.4 弯曲时的正应力 32

4.1.5 弯曲时的剪应力 34

4.1.6 强度条件 34

4.2.1 梁的挠曲线 35

4.2 弯曲时的变形 35

4.2.2 梁的挠度与转角 36

4.3 弹性基础梁 39

4.4 梁弯曲在容器设计中的应用 40

4.4.1 波形膨胀节 40

4.4.2 卧式容器 42

4.5 叠加原理的应用 44

思考题 45

5.1 一点的应力状态 46

5.1.1 应力状态的确定 46

第5章 应力状态与强度理论 46

5.1.2 应力张量的分解与不变量 49

5.2 主应力与应力强度 51

5.2.1 主应力与主方向 51

5.2.2 应力强度 52

5.3 强度理论 53

5.3.1 强度理论的概念 53

5.3.2 四个强度理论 54

思考题 56

第6章 弹性力学与塑性力学基础 58

6.1 弹性力学概论 58

6.1.1 极坐标下的平面问题 59

6.1.2 弹性力学的基本方程与解法 62

6.1.3 弹性力学在容器中的应用 66

6.1.4 轴对称问题 73

6.2 塑性力学基础 80

6.2.1 塑性力学的特点 80

6.2.2 增量理论与全量理论 81

6.2.3 屈服条件 83

6.2.4 加载与卸载 84

6.3 塑性失效准则的容器简体设计公式 85

6.4 厚壁压力容器的自增强 88

6.5.1 解决塑性问题的两种途径 90

6.5 极限分析原理及在压力容器中的应用 90

6.5.2 极限分析的基本假设与特点 91

6.5.3 塑性铰 92

6.5.4 求极限载荷的一般方法 94

6.5.5 极限载荷的实验测定 97

6.5.6 极限分析在压力容器设计中的应用 99

思考题 101

第7章 板壳理论基础 103

7.1 板和壳的特点与基本假定 103

7.2 轴对称载荷下的圆平板 104

7.2.1 平衡方程 105

7.2.2 几何关系 106

7.2.3 挠度与应力、弯矩的关系 106

7.2.4 轴对称载荷下圆板的微分方程 107

7.2.5 轴对称载荷下圆板的解 107

7.3 压力容器可拆卸平封头的计算 109

7.4 受轴对称载荷的环板 111

7.5 旋转壳体的薄膜理论 113

7.5.1 壳体与平板受力比较 113

7.5.2 曲面的几何知识 113

7.5.3 壳体中的内力 114

7.5.4 无矩应力状态及其存在条件 115

7.5.5 压力容器封头的薄膜应力 118

7.5.6 球形容器的薄膜应力 122

7.6 旋转壳的弯曲理论与边缘效应问题 123

7.6.1 边缘效应的概念 123

7.6.2 轴对称载荷下的圆柱壳的弯曲 124

7.6.3 圆筒体与平封头连接时的边缘应力 128

7.6.4 圆筒体与其他封头相连时的边缘应力 132

7.6.5 球壳开孔接管问题 133

思考题 136

8.1 基本概念 138

第8章 稳定性问题 138

8.2 压杆的稳定性与临界载荷计算 140

8.2.1 压杆的稳定性与欧拉公式 140

8.2.2 出现塑性变形的情况 141

8.2.3 欧拉公式适用范围 142

8.2.4 稳定性条件 143

8.3 外压作用下圆筒的稳定性 144

8.4 外压容器设计 147

8.4.1 D0/δe≥20的圆筒与管子 147

8.4.2 D0/δe＜20的圆筒与管子 150

思考题 151

9.1.1 精确解 153

第9章 应力分析方法 153

9.1 解析方法 153

9.1.2 近似解 155

9.2 数值方法 156

9.2.1 差分法 156

9.2.2 有限元法 156

9.3 实验应力分析 164

9.3.1 电测法原理 164

9.3.2 现场测试的一些问题 165

思考题 169

10.1 常规设计与分析设计 170

第10章 压力容器的分析设计 170

10.2 分析设计的基本方法 174

10.2.1 塑性理论在分析设计中的应用 175

10.2.2 安定性问题 175

10.2.3 低周疲劳与棘轮现象 180

10.3 应力分类 184

10.3.1 概述 184

10.3.2 分类依据 185

10.3.3 一次应力(pri?ary stress) 186

10.3.4 二次应力(secondary stress) 188

10.3.5 峰值应力(peak stress) 189

10.3.6 示例 194

10.4 各类应力的确定 195

10.4.1 等效线性化方法 195

10.4.2 一次结构法 197

10.5 应力强度评定 200

10.5.1 应力强度计算 201

10.5.2 各类应力强度的评定 202

10.6 分析设计中需要说明的几个问题 204

10.6.1 分析设计的计算公式与曲线 204

10.6.2 应力分析的免除 205

10.6.4 分析设计过程的提示 206

10.6.3 塑性分析的应用 206

10.7 示例 207

思考题 210

第11章 压力容器的疲劳分析 212

11.1 概述 212

11.2 循环的基本特性 213

11.3 高周疲劳与低周疲劳 214

11.3.1 高周疲劳 215

11.3.2 低周疲劳 215

11.3.3 平均应力的影响 217

11.3.4 应力集中的影响 220

11.3.5 应力指数 222

11.4 累积损伤 224

11.5 压力容器的疲劳设计 226

11.5.1 容器是否要进行疲劳分析的规定 227

11.5.2 疲劳分析 229

11.6 容器接管对疲劳的影响 232

11.7 提高疲劳寿命的一些措施 234

11.8 综合例题 234

思考题 244

参考文献 246