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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