第一章 回转壳体应力分析概论 1
1-1 引言 1
1-2 回转壳的几何学 1
1-3 外部荷载 3
1-4 壳中的内力与应力 4
1-5 平衡条件 5
第二章 回转壳体的薄膜理论 7
2-1 引言 7
2-2 壳体薄膜理论的基本方程 8
2-2-1 一般情形 8
2-2-2 轴对称荷载作用的情形 12
2-3 薄膜理论基本方程的解 14
2-4 薄膜位移的确定 16
2-4-1 应变位移间的几何关系 16
2-4-2 物理方程 18
2-4-3 确定薄膜位移的微分方程 19
2-4-4 薄膜的水平位移与转角 20
2-5 薄膜理论的应用条件 21
2-6 薄膜理论的应用 22
2-6-1 球壳 22
2-6-2 锥壳 30
2-6-3 椭球壳 32
2-6-4 圆柱壳 35
2-6-5 圆环壳 38
2-7 薄壁容器承受内压时的强度设计 41
2-7-1 薄膜状态下壳体中的应力和应力状态 41
2-7-2 设计准则—强度理论 43
2-7-3 圆柱壳的壁厚设计公式 43
2-7-4 球形容器与球封头(半球壳)的壁厚设计公式 46
2-7-5 椭球封头的壁厚设计公式 47
2-7-6 锥形封头的壁厚设计公式 48
第三章 轴对称荷载作用下圆柱壳的弯曲理论 53
3-1 引言 53
3-2 圆柱壳弯曲时所产生的内力及其特征 54
3-3 壳体弯曲理论的静不定性质·基本假定 56
3-4 圆柱壳弯曲微分方程 57
3-4-1 平衡方程 58
3-4-2 几何方程 60
3-4-3 物理方程 62
3-4-4 平衡、几何、物理方程的综合—圆柱壳位移微分方程 64
3-5 圆柱壳位移微分方程的解 65
3-5-1 解的一般形式 65
3-5-2 解的边缘荷载形式 66
3-5-3 内力的确定 72
3-6 圆柱壳弯曲理论应用举例 72
3-6-1 长圆柱壳在沿圆周方向均匀分布的径向力作用下的弯曲解 72
3-6-2 沿长圆柱壳某一段柱面上作用有均布荷载时的弯曲解 75
3-6-3 两端支承并承受内压的圆柱壳的弯曲解 76
3-6-4 短圆柱壳承受沿边缘分布的力或力矩作用时的弯曲解 82
3-6-5 等距离安装有加强环的薄圆管在内压作用下的弯曲解 84
3-6-6 等厚度圆柱形贮液箱的弯曲解 87
3-7 薄膜理论与弯曲理论的比较 90
第四章 不同壳体连接处的边界效应 92
4-1 引言 92
4-2 两个结构元素在连接处的相互作用 93
4-3 圆柱壳与厚平板连接时的边界效应 96
4-3-1 连接处边缘荷载的确定 96
4-3-2 内力计算 98
4-3-3 应力计算 99
4-3-4 边界效应的影响范围 101
4-3-5 边界效应引起的应力集中系数 102
4-3-6 各种厚度的平板封头与圆筒连接时的应力集中系数 103
4-4 管子与管板连接处的边界效应 104
4-5 边界效应的一个特例—圆柱壳与平板封头(或管子与管板)连接处由于轴向温度梯度所引起的热应力 107
4-5-1 变形与受力分析 108
4-5-2 边界条件与挠度方程 110
4-5-3 内力与应力计算 111
4-6 球封头与圆柱壳连接时的边界效应 113
4-6-1 连接处的变形连续条件—边缘荷载的确定 113
4-6-2 内力和应力的计算 116
4-7 不连续分析中计算机分析的基本方法 119
4-7-1 引入计算机分析的必要性 119
4-7-2 连接处变形连续条件与解的矩阵形式 122
4-8 各类应力对壳体结构强度的影响 127
4-8-1 应力分类 127
4-8-2 对各类应力的限制 130
4-8-3 结构强度全面校核的计算步骤 133
第五章 厚壁圆筒的应力分析与强度计算 140
5-1 引言 140
5-1-1 关于厚壁圆筒的基本假定 140
5-1-2 厚壁圆筒的应力、变形特点 141
5-2 厚壁圆筒的基本方程 142
5-2-1 应力微分方程 143
5-2-2 拉梅方程 146
5-2-3 轴向应力 146
5-2-4 径向位移与圆筒尺寸的改变 147
5-3 拉梅方程的应用 148
5-3-1 在内外压作用下的应力计算公式 149
5-3-2 在内外压作用下的位移计算公式 151
5-3-3 圆筒半径与长度改变量 152
5-4 拉梅方程的图解分析法 153
5-5 厚壁与薄壁圆筒应力公式的比较 155
5-6 组合厚壁圆筒 157
5-6-1 过盈量与压紧力之间的关系 158
5-6-2 组合圆筒的应力计算与应力分布曲线 160
5-7 绕线式圆筒应力分析 162
5-7-1 缠绕金属线中的应力与压紧力和预拉力问的关系 163
5-7-2 厚壁圆筒中的应力 165
5-8 厚壁圆筒的失效准则与强度设计 165
5-8-1 弹性失效准则及相应的强度设计公式 166
5-8-2 塑性失效准则 全屈服压力 169
5-8-3 爆破失效准则简介 171
5-9 “自紧”式厚壁圆筒简介 172
5-10 数字计算例题 172
5-10-1 单层厚壁圆筒的应力与变形计算 172
5-10-2 组合厚壁圆筒的计算 179
5-10-3 缠绕式厚壁圆筒应力计算 184
5-10-4 基于弹性失效准则的强度计算 187
5-10-5 屈服压力计算 190
第六章 简单轴对称零部件旋转时的应力分析 195
6-1 引言 195
6-2 最简单的旋转应力问题—薄圆环旋转时的应力 195
6-3 旋转圆盘的应力分析 197
6-3-1 一般方程 197
6-3-2 等厚度旋转圆盘的一般解 199
6-4 等厚度旋转圆盘一般解的应用 200
6-4-1 中心无孔的等厚度圆盘 200
6-4-2 中心有孔的旋转圆盘 201
6-4-3 关于结果的讨论 几点重要的结论 204
6-5 等强度旋转圆盘 207
6-6 圆盘边缘有外力作用时的应力分析 209
6-7 厚壁圆筒与实心圆轴旋转时的应力分析 210
6-8 旋转圆盘应力分析的数值近似方法 212
6-8-1 圆环内、外边缘应力之间的关系 212
6-8-2 相邻单元交界面上应力之间的关系 214
6-8-3 应力近似值 215
6-8-4 计算过程 216
6-9 数字计算例题 218
第七章 圆平板的对称弯曲 234
7-1 引言 234
7-1-1 平板的几何特征以及平板的分类 234
7-1-2 荷载与内力 235
7-1-3 建立小挠度薄板理论的基本假定 235
7-2 圆平板对称弯曲微分方程 236
7-2-1 平衡条件 236
7-2-2 几何方程 238
7-2-3 物理方程 240
7-2-4 平衡、几何和物理方程的综合—圆板对称弯曲的小挠度微分方程 240
7-3 承受均布荷载的圆平板的弯曲解 242
7-3-1 周边固支的实心圆平板 244
7-3-2 周边简支的实心圆平板 247
7-3-3 两种支承板的比较 250
7-3-4 剪应力的量级 251
7-4 实心圆板中心受集中荷载时的弯曲解 252
7-4-1 微分方程解的一般形式 252
7-4-2 周边固支时的解 253
7-4-3 周边简支时的解 255
7-5 圆环板在对称荷载作用下的弯曲解 257
7-5-1 内、外周边承受均布力矩的圆环板 257
7-5-2 内周边承受均布力的圆环板 260
7-5-3 叠加法在圆环板中的应用 262
7-5-4 工程中常见圆环板的最大应力和最大挠度计算结果 267
7-6 同心圆荷载作用下圆平板的解 269
7-6-1 周边简支的圆板承受环形荷载时的解 269
7-6-2 周边固支的圆板承受环形荷载时的解 274
7-6-3 任意轴对称均布荷载作用下圆板的解 278
7-6-4 非对称荷载作用下圆板中心的挠度 282
7-7 圆平板与圆柱壳连接时边缘荷载的确定 283
7-7-1 连接处的变形协调条件 283
7-7-2 变形计算 285
7-7-3 边缘荷载的确定 286
7-8 轴对称荷载作用下的圆环 289
7-8-1 圆环的截面尺寸与圆环半径相比很小的情形 289
7-8-2 圆环截面尺寸较大的情形 292
7-8-3 圆环与圆柱壳连接时的边缘荷载 295
7-9 工程中的加固圆平板及其近似计算公式 297
7-9-1 正交栅格加固板 297
7-9-2 圆环肋加固板 299
7-10 压力容器中圆平板零部件的强度设计 301
7-10-1 周边固支的圆平板厚度设计公式 301
7-10-2 周边简支的圆平板厚度设计公式 302
7-10-3 压力容器中圆平板零部件厚度设计公式 303
7-11 应用举例 304
第八章 轴对称热应力分析 322
8-1 引言 322
8-1-1 热应力的基本概念 322
8-1-2 最简单的热应力问题 323
8-1-3 热应力的基本特性 327
8-2 温度对称于中心的薄圆盘 329
8-2-1 热应力公式的一般形式 329
8-2-2 圆盘热应力公式的应用 331
8-3 圆柱或圆筒形零部件在非均匀温度场中热应力的一般表达式 332
8-3-1 厚壁圆筒中热应力及变形特点 333
8-3-2 应力解 333
8-3-3 位移解 335
8-4 在确定的温度分布规律下厚壁圆筒中的热应力计算式 336
8-5 薄壁圆筒中的热应力计算式 341
8-6 实心圆柱体的热应力计算式 345
8-7 实心和空心球体中的热应力 348
8-7-1 热应力的一般方程 348
8-7-2 实心圆球 352
8-7-3 无内热源的空心球体中的热应力 353
8-8 圆平板中的热应力 355
8-8-1 求解圆平板热应力的位移微分方程 356
8-8-2 周边固支时圆板中的热应力计算式 358
8-9 关于热应力的几点讨论 360
8-9-1 热应力引起的边界效应 360
8-9-2 对于热应力的限制 363
8-9-3 关于容器壁厚的限制 363
8-9-4 无需考虑热应力的情形 364
8-10 例题 365
参考文献 374