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1、過程裝備結構分析過程裝備結構分析 Structural Analysis for Process Equipment 孫 家 斌 大連理工大學海洋科學與技術學院 Phone: Email: jiabin-. 2013.08 盤錦 1 主要參考教材主要參考教材 補充教材補充教材 陳 旭 過程裝備力學基礎第二版，化學 工業(yè)出版社，2006. 朱孝欽，劉俊明 過程裝備基礎第二版， 化學工業(yè)出版社，2011. 徐芝綸 彈性力學第四版 上、下，高等 教育出版社，2006. 陳鐵云，沈惠申 結構的屈曲，上海科 學技術文獻出版社，1993. Timoshenko SP, Goodi

2、er JN. 彈性理論 第三版，清華大學出版社，2004. Timoshenko SP, James MG. Theory of E lastic Stability , Dover Publications, 2009. 2 第一章第一章 緒緒 論論 過程裝備概述過程裝備概述 過程裝備典型結構形式過程裝備典型結構形式 過程裝備力學構成過程裝備力學構成 過程裝備結構分析內容過程裝備結構分析內容 本章小結本章小結 3 Part 1 1 過程裝備概述過程裝備概述 在這個世界上，我們可以失去很多東西，但失去其中一些東西，將大大 改變我們生存的方式和含義。我們不妨設想一下： 如果沒有合成氨和尿素裝置.

3、我們的糧食會大面積減產，世界上有大 量的人群將因饑餓而死亡； 如果沒有煉油裝置我們的汽車將無法出行，飛機將無法起飛； 如果沒有現代鍋爐和發(fā)電裝置我們的空調、冰箱將無法使用，城市 將處于昏暗之中； 如果沒有藥物合成裝置人類的平均壽命會大為縮短； 如果沒有電子材料的制造裝置先進計算機技術無法實現，人們不得 不靠傳話通訊 “人類不可缺失的人類不可缺失的.”.”高金吉院士高金吉院士 以上這些裝置都可稱之為“過程裝備”。 4 過程裝備的定義過程裝備的定義 轉換 過程 生產設備 產品原料 生產技術 過程：一種或多種原料經一系列加工、“轉換”和處理而生產出最終產 品或中間體的全過程。 過程裝備：完成物料轉換

4、所必需的成套裝置，包括主體裝備及其附件。 物料組份的改變物料性能的改變物料種類的改變 Part 1 1 過程裝備概述過程裝備概述 5 過程裝備的種類過程裝備的種類 機械過程裝備 工作原理運動方式生產次序 過程裝備 熱力過程裝備 化學過程裝備 生物過程裝備 靜止過程設備 運動過程機械 預處理設備 主轉換設備 后處理設備 Part 1 1 過程裝備概述過程裝備概述 6 纖維素生物質同步水解技 術 典型過程裝備典型過程裝備 浮式生產、儲油、卸油船（海上石油工廠FPSO） Part 1 1 過程裝備概述過程裝備概述 7 Part 1 2 過程裝備典型結構形式過程裝備典型結構形式 桿件一個方向的尺寸遠大

5、于其他兩個方向的尺寸的構件。 桿系由多個桿件在相應的節(jié)點上連接成幾何不變的格構式承重結構， 如過程裝備支架（附件）。 8 板構件一個方向的尺寸遠小于其他兩個方向的尺寸且各處曲率均為 零，如壓力容器的平蓋，制冷設備側壁。 圓板 圓環(huán)側壁板 Part 1 2 過程裝備典型結構形式過程裝備典型結構形式 9 殼構件一個方向的尺寸遠小于其他兩個方向的尺寸且至少有一個 方向的曲率不為零，如壓力容器和儲罐的各種外殼 。 圓錐殼 圓柱殼 穹殼穹殼+圓柱殼球殼 Part 1 2 過程裝備典型結構形式過程裝備典型結構形式 10 Part 1 3 過程裝備力學構成過程裝備力學構成 桿件材料力學：梁、柱等桿件在拉、壓

6、、彎、扭、剪狀態(tài)下的應 力與位移。 桿系結構力學：桁架、鋼架等桿系結構的約束力、內力與位移。 板、殼彈性力學：板、殼等受力體的應力、應變和位移的精確解。 塑性力學、斷裂力學和機械振動學。 (A)(B)(C) 11 Part 1 4 過程裝備結構分析內容過程裝備結構分析內容 強度條件強度是指構件在外力作用下抵抗破壞的能力，保證構件 正常工作具備足夠強度的條件，稱為強度條件。 在一般情況下，絕不允許構件的強度不足。如儲罐或氣瓶在規(guī)定的最 大工作壓力下不允許破裂、鋼絲繩在起吊重物時不能被拉斷等 。 / rcsc n 屈服極限 r c s c n 許用應力 屈服極限 安全系數1 實際應力 12 結構穩(wěn)

7、定性 穩(wěn)定平衡 （A） 不穩(wěn)定平衡 （B） 臨界穩(wěn)定平衡 (C) cr Part 1 4 過程裝備結構分析內容過程裝備結構分析內容 13 穩(wěn)定性條件穩(wěn)定性是指構件在外力作用下保持其原有平衡形態(tài)的 能力，保證構件正常工作具有足夠穩(wěn)定性的條件，稱為穩(wěn)定性條件。 構件受到外界的某種干擾力作用，會偏離原有的平衡形態(tài)。當干擾力 消失，構件又重新回復到原平衡形態(tài)，則稱這種平衡是穩(wěn)定的，否則 就是喪失了穩(wěn)定性，稱為失穩(wěn)。如細長受壓直桿和受外壓的薄壁圓筒， 都有穩(wěn)定性問題。 / rcrc n r cr c n 臨界應力 安全系數1 實際應力 Part 1 4 過程裝備結構分析內容過程裝備結構分析內容 14 剛度條件剛度是指構件在外力作用下抵抗變形的能力，保證構件 正常工作具有足夠剛度的條件，稱為剛度條件。 所謂剛度失效，是指構件在外力作用下發(fā)生的變形過大，超過了正常 工作所允許的變形量，這時即使構件的強度足夠，但也會影響構件的 正常工作。如過程工業(yè)中的管道。 rc ff r c f f 許用剛度 實際剛度 Part 1 4 過程裝備結構分析內容過程裝備結構分析內容 15 Part 1 5 本章小結本章小結 知識點1：過程裝備的定義完成物料轉換所必需的成 套裝置，包括主體裝備及其附件。 知識點2：過程裝備典型