化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件

主講人：張永強內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室11/5/2022主講人：張永強內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室11/1/20221化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（化機）

序言

相互認(rèn)識

化機的重要性課程的安排與要求11/5/2022化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（化機）序言11/1/20222化機的重要性一、目的和意義合理設(shè)備可以簡化流程，降低成本設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)具備基本工程力學(xué)知識，了解化工設(shè)備常用材料特性及焊接知識，掌握化工設(shè)備的設(shè)計計算，及典型機械傳動。11/5/2022化機的重要性一、目的和意義11/1/20223化學(xué)工程專業(yè)的三大基礎(chǔ)課化工原理化工熱力學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程11/5/2022化學(xué)工程專業(yè)的三大基礎(chǔ)課化工原理化工熱力學(xué)化4注重實踐學(xué)以致用王選：一項科技成果，不管它多么先進(jìn)，只要它沒有走出實驗室，沒有取得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，都不過是迷人的海市蜃樓罷了。楊振寧：“中國最失敗的地方，是沒有學(xué)會怎么把科技改變成為有經(jīng)濟(jì)效益的生產(chǎn)辦法“。陶行知：創(chuàng)造始于行，行動是老子，思想是兒子，創(chuàng)造是孫子。讀萬卷書是做學(xué)問的一半，行萬里路是做學(xué)問的另一半。毛澤東：實踐出真知；不吃梨子一口，怎知梨子滋味。只有當(dāng)科學(xué)與技術(shù)比翼雙飛時，才能形成國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的永恒動力。書本得來終覺淺，絕知此事要躬行。行動有多遠(yuǎn)，思想就有多遠(yuǎn)。一位音樂教授說：老師既要登講臺，還要上舞臺。知識經(jīng)濟(jì)到來，把知識與經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合起來，經(jīng)濟(jì)對知識的依賴培增。知識分子要體現(xiàn)知識的價值，但有錢無知不算富。知識就是力量，知識更是金錢。長遠(yuǎn)看，資本家不如知本家。知識本身不是力量，應(yīng)用產(chǎn)生力量?？萍純r值不在獲取，而在于利用。注重實踐學(xué)以致用王選：一項科技成果，不管它多么先進(jìn)，只要它5青年是科技創(chuàng)新的主力英劍橋：●牛頓（23歲）建立微分學(xué)、（26歲）建立積分學(xué)。●1953，25歲Watson(現(xiàn)為美國冷泉港實驗室負(fù)責(zé)人)和37歲Click（04年去世）在《Science》發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)論文2Pages(長篇未必充實，短論亦可高深),62年獲諾貝爾獎?！?915年布拉格父子因用X射線研究晶體結(jié)構(gòu)，小布拉格糾正其父錯誤獲重大貢獻(xiàn)，25歲小布拉格與其父同獲諾貝爾獎。

●俄國24歲Tswett《色譜分析原理》7頁博士論文使難以分離的化合物，用一把剪刀可剪開。在此基礎(chǔ)上，Martin1952年獲諾貝爾化學(xué)獎。●04年諾貝爾物理獎：加州大學(xué)32歲的葛洛斯與其22歲研究生威塞克發(fā)現(xiàn)“夸克局限”現(xiàn)象。加州理工學(xué)院研究生24歲普利澤發(fā)現(xiàn)“漸近自由”，至此解決了“夸克禁閉”現(xiàn)象。（獲獎?wù)邉?chuàng)造高峰期在25—45歲之間）青年是科技創(chuàng)新的主力英劍橋：6青年是科技創(chuàng)新的主力●02年島津公司沒上過研究生的小職員田中耕一（42歲），發(fā)明蛋白質(zhì)的分離方法，可準(zhǔn)確識別癌細(xì)胞，獲諾貝爾獎。●比爾蓋茨21歲創(chuàng)辦微軟公司，改變了時代發(fā)展進(jìn)程，連續(xù)8年世界首富。創(chuàng)新必須創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)新通過創(chuàng)業(yè)來表達(dá)?！顸S昆27提出“黃散射”，32歲與諾獎得主玻恩合寫了《晶格動力學(xué)理論》等。

自古英雄出少年，科學(xué)家也如此。青年是科技創(chuàng)新的主力●02年島津公司沒上過研究生的小職員田7有理想有目標(biāo)有追求有理想有目標(biāo)有追求8志向遠(yuǎn)大志向遠(yuǎn)大9不斷學(xué)習(xí)不斷學(xué)習(xí)10勇于探索勇于探索11理論力學(xué)：研究物體機械運動一般規(guī)律 靜力學(xué) 運動學(xué) 動力學(xué)材料力學(xué):研究構(gòu)件承載能力1．強度：構(gòu)件抵抗破壞的能力2．剛度：構(gòu)件抵抗變形的能力3．穩(wěn)定性：構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)能力牛頓三定律(哲學(xué)規(guī)律)（慣性定律，F(xiàn)=ma,F=-F`）運動論，物質(zhì)論，聯(lián)系論理論力學(xué)：研究物體機械運動一般規(guī)律牛頓三定律(哲學(xué)規(guī)律)12工程力學(xué)的前世力學(xué)的發(fā)展是分析和綜合想結(jié)合的過程。從總的發(fā)展趨勢來看，牛頓運動定律建立以前力學(xué)研究的歷史大致可分為兩個時期:古代，從遠(yuǎn)古到公元5世紀(jì)，對平衡和運動有初步的了解;中世紀(jì)，從6世紀(jì)到16世紀(jì)，這個時期對力、運動以及它們之間的關(guān)系的認(rèn)識已有發(fā)展，為牛頓運動定律的建立作了準(zhǔn)備。工程力學(xué)的前世力學(xué)的發(fā)展是分析和綜合想結(jié)合的過程。從總13工程力學(xué)的今朝牛頓運動定律的建立和從此以后力學(xué)研究的歷史大致可分為四個時期:從17世紀(jì)初到18世紀(jì)末，經(jīng)典力學(xué)的建立和完善化;19世紀(jì)，力學(xué)各主要分支的建立;從1900年到1960年，近代力學(xué)，它和工程技術(shù)特別是航空、航天技術(shù)密切聯(lián)系;1960年以后，現(xiàn)代力學(xué)，力學(xué)同計算技術(shù)和自然科學(xué)其他學(xué)科廣泛結(jié)合。工程力學(xué)的今朝牛頓運動定律的建立和從此以后力學(xué)研究的歷史大致14趙州橋－隋公元605-618年間，李春

百尺高虹橫水面，一彎新月出云霄趙州橋－隋公元605-618年間，李春

百尺高虹橫水面，一彎15“假如給我一個支點，我就能撬動地球”

阿基米德Archimedes(約公元前287～212）古希臘物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的奠基人?！墩撈矫鎴D形的平衡》、《論浮體》?！凹偃缃o我一個支點，我就能撬動地球”

阿基米德16達(dá).芬奇（LeonardodaVinci，意大利1452-1519）達(dá).芬奇（LeonardodaVinci，意大利14517汽車發(fā)動機汽車發(fā)動機18微型發(fā)動機MEMS微型發(fā)動機MEMS19深度撞擊DEEPIMPACT深度撞擊DEEPIMPACT20鳥巢－2008北京奧運主體育場

鳥巢－2008北京奧運主體育場

21寶馬－概念自行車寶馬－概念自行車22海爾“立體倉庫”世界領(lǐng)先新華網(wǎng)山東頻道2005年6月30日電青島海爾集團(tuán)國際物流中心立體庫日前經(jīng)過第三次技術(shù)革新，躍升為技術(shù)水平世界領(lǐng)先的物流中心。該立體庫高22米，全部操作采用世界上最先進(jìn)的激光導(dǎo)引無人運輸車系統(tǒng)，實現(xiàn)了物流的自動化和智能化，使海爾集團(tuán)庫存資金占用從每年15億元降至6億元，杜絕了呆滯物資的產(chǎn)生。（新華社記者朱崢攝）海爾“立體倉庫”世界領(lǐng)先新華網(wǎng)山東頻道2005年6月30日電23水煤漿氣化爐

水煤漿氣化爐24多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)裝置

多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)裝置25兗礦國泰化工有限公司氣化爐爐頭

兗礦國泰化工有限公司氣化爐爐頭

26儲罐、冷凝器、切片機

儲罐、冷凝器、切片機27不銹鋼反應(yīng)釜

不銹鋼反應(yīng)釜28外盤管反應(yīng)鍋、蒸汽加熱反應(yīng)鍋

外盤管反應(yīng)鍋、蒸汽加熱反應(yīng)鍋29主體車間全景圖主體車間全景圖30三層平臺全景圖二層平臺局部圖三層平臺全景圖二層平臺局部圖31地面設(shè)備布置圖地面設(shè)備布置圖32反應(yīng)物料配制系統(tǒng)堿鎳配制堿鎳過濾氨水配制料液儲存反應(yīng)物料配制系統(tǒng)堿鎳配制堿鎳過濾氨水配制料液儲存33反應(yīng)系統(tǒng)精密計量泵系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)精密計量泵系統(tǒng)34反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)35清洗系統(tǒng)堿液清洗清洗系統(tǒng)堿液清洗36固液分離離心清洗固液分離離心清洗37干燥篩分包裝產(chǎn)品干燥干燥篩分包裝產(chǎn)品干燥38干燥篩分包裝干燥篩分包裝39第一篇力學(xué)基礎(chǔ)

第一章剛體的受力分析及平衡規(guī)律本章學(xué)習(xí)要點本章所討論的核心問題：本章必須掌握的基本概念要處理好“力系的簡化”與“力系的平衡”二者間的關(guān)系如何進(jìn)行受力分析關(guān)于靜不定問題

第一篇力學(xué)基礎(chǔ)

第一章剛體的受力分析及平衡規(guī)律本章學(xué)習(xí)要40本章所討論的核心問題：

本章討論的核心問題是如何從構(gòu)件所受的已知外力求取未知外力。

解決這個問題的步驟是：第一步是通過受力分析，確定未知的約束反力力線方位；第二步是研究物體的受力平衡規(guī)律，利用這一規(guī)律求取未知外力。本章所討論的核心問題：

本章討論的核心問題41例題：p27,1-5,?B拉力GF1F2F1AFN例題：p27,1-5,?B拉力GF1F2F1AFN42本章必須掌握的基本概念1、力、力矩、力偶、力偶矩的定義。2、力的五點性質(zhì)（含兩個平衡定理）和力偶的三點性質(zhì)。3、四種約束的特點及取代每種約束作用的“約束反力”的表達(dá)方法。4、力的平移定理的內(nèi)容、實質(zhì)、應(yīng)用。立足點力或力偶對物體作用的效果本章必須掌握的基本概念1、力、力矩、力偶、力偶矩的定義。2、43討論“簡化”的目的是為了尋找“平衡”的規(guī)律。注意簡化過程中的以下幾點平面匯交力系只可能得到兩種簡化結(jié)果，而平面一般力系可能得到三種簡化結(jié)果，出現(xiàn)這種區(qū)別的原因是什么？導(dǎo)致得到的平衡條件有什么不同？平面一般力系簡化時，各力平移后得到的附加力偶系，其合力偶的力偶矩就是該力系各力對簡化中心的力矩之和，也就是平面一般力系平衡條件中的∑M＝0中的∑M。觀察平面匯交力系的簡化過程可以發(fā)現(xiàn)，只有在R＝0時，直角坐標(biāo)軸的方位才可以任意選取而不影響∑X和∑Y值。

要處理好“力系的簡化”與“力系的平衡”二者間的關(guān)系討論“簡化”的目的是為了尋找“平衡”的規(guī)律。注意簡化過程中的44力系的簡化實際上就是用一個力或一個力偶來等效取代一個力系。也就是求取合力。采取的方法就是欲合先分力系簡化結(jié)果除了可能是“平衡”外，還可能得到其他結(jié)果，對于其他結(jié)果，只要求作一般了解。力系的簡化實際上就是用一個力或一個力偶來等效取代一個力系。也45如何進(jìn)行受力分析？第二節(jié)（P11）最后提出的六點受力分析要領(lǐng)有助于初學(xué)者。

關(guān)于靜不定問題作業(yè)：P27、1-5、a,b,d,f,h,i,j.1-8,1-10如何進(jìn)行受力分析？第二節(jié)（P11）最后提出的六點受力分析要領(lǐng)46第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)一．力的概念1．剛體與變形體2．力是物體間相互的機械作用力的運動效應(yīng)，由理論力學(xué)研究力的變形效應(yīng)，由材料力學(xué)研究力的三要素：大小，方向，作用點。第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)47二．力學(xué)公理

1、作用與反作用定律2、二力平衡定律二力構(gòu)件和二力桿3、加減平衡力系定律4、力的平行四邊形法則5、剛化原理：平衡的變形體剛化為剛體，則平衡狀態(tài)保持不變。二．力學(xué)公理1、作用與反作用定律4、力的平行四邊形法則5、48第二節(jié)力矩與力偶一、力矩合力矩定理第二節(jié)力矩與力偶一、力矩合力矩定理49二、力偶特征：1、是一個基本的力學(xué)量，不能與一個力平衡，力偶只能與力偶平衡。2、力偶對作用面內(nèi)任一點之矩與矩心的位置無關(guān)，恒等于力偶矩。3、同平面內(nèi)兩力偶等效是力偶矩相等。二、力偶特征：50

三、

力的平移三、

力的平移51四、平面一般力系向一點的簡化四、平面一般力系向一點的簡化52第三節(jié)物體的受力分析一、約束和約束反力自由體和非自由體約束和約束反力：方向，作用點，大小主動力（促使運動）和被動力第三節(jié)物體的受力分析一、約束和約束反力531、柔性體約束（柔索約束）繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，不計重力，絕對柔軟且不可伸長特點：只受拉，不受壓，不能抗拒彎矩，限制物體沿柔性體伸長的方向運動。1、柔性體約束（柔索約束）繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，54化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件55化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件562、光滑接觸面（線）約束特點：只受壓，不受拉，沿接觸點處的公法線而指向物體，一般用N表示。又叫法向反力。

忽略摩擦，理想光滑。2、光滑接觸面（線）約束特點：只受壓，不受拉，沿接觸點處的57化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件583、鉸鏈約束3、鉸鏈約束59（1）固定鉸鏈支座約束（1）固定鉸鏈支座約束60化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件61化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件62化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件63（2）活動鉸鏈支座約束（2）活動鉸鏈支座約束64化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件654、固定端約束4、固定端約束66化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件67化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件68二、受力圖例1-1．某化工廠的臥式容器，容器總重量(包括物料、保溫層等)為Q，全長為L，支座B采用固定式鞍座，支座C采用活動式鞍座。試畫出容器的受力圖。二、受力圖例1-1．某化工廠的臥式容器，容器總重量(包括物料69例1-2．焊接在鋼柱上的三角形鋼結(jié)構(gòu)管道支架，上面鋪設(shè)三根管道，試畫出結(jié)構(gòu)整體及各構(gòu)件的受力圖。例1-2．焊接在鋼柱上的三角形鋼結(jié)構(gòu)管道支架，上面鋪設(shè)三根管70例1-3剛架自身重力不計，AC上作用載荷，畫出AC、BC及剛架整體的受力圖

例1-3剛架自身重力不計，AC上作用載荷，畫出AC、BC71畫受力圖的步驟：(1)簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖；

(2)選擇研究對象，畫出作用在其上的全部主動力；(3)根據(jù)約束性質(zhì)，畫出作用于研究對象上的約束反力。畫受力圖的步驟：(1)簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖；72第四節(jié)平面力系的平衡方程式平面力系平衡的必要與充分條件：力系的主矢和對任一點的主矩都等于零。

第四節(jié)平面力系的平衡方程式平面力系平衡的必要與充分條件：力73例1-4梁AB，長L=6m，A、B端各作用一力偶，m1=15kN.m，m2=24kN.m，轉(zhuǎn)向如圖所示，求支座A、B的反力。

例1-4梁AB，長L=6m，A、B端各作用一力偶，m1=74例1-5直桿AB與彎桿BC鉸接，AB=BC，已知AB桿上有一力偶矩為M的力偶作用，各桿重力不計。求支座A、C處的約束反力。

例1-5直桿AB與彎桿BC鉸接，AB=BC，已知AB桿上有75例1-6剛架所受荷載、尺寸及支承情況見圖，求支座A及B處的反力。

例1-6剛架所受荷載、尺寸及支承情況見圖，求支座A及B處76例1-7懸臂梁AB作用有均布荷載q，在自由端還受一集中力和一力偶矩為m的力偶作用，梁長度為L。求固定端A的約束反力。

例1-7懸臂梁AB作用有均布荷載q，在自由端還受一集中力和77第二章金屬在外力作用下

顯示的機械性能第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力如何理解“彈性體”；什么是“變形”？內(nèi)力的概念？四種基本變形和對應(yīng)的內(nèi)力：第二章金屬在外力作用下

顯示的機械性能第一節(jié)彈性體的變形78一、對變形固體作的三個假設(shè)

連續(xù)性假設(shè)均勻性假設(shè)各向同性假設(shè)

一、對變形固體作的三個假設(shè)79化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件80二、桿件基本變形1、拉伸、壓縮2、彎曲3、剪切4、扭轉(zhuǎn)二、桿件基本變形1、拉伸、壓縮2、彎曲3、剪切4、扭轉(zhuǎn)81拉伸與壓縮扭轉(zhuǎn)彎曲拉伸與壓縮82組合受力（CombinedLoading）與變形桿件變形的四種基本形式匯總組合受力（CombinedLoading）與變形桿件變形的83直桿的拉伸與壓縮一、工程實例直桿的拉伸與壓縮一、工程實例84直桿的拉伸與壓縮軸向拉壓的外力特點：外力的合力作用線與桿的軸線重合。軸向拉壓的變形特點：桿的變形主要是軸向伸縮，伴隨橫向縮擴(kuò)。軸向拉伸：桿的變形是軸向伸長，橫向縮短。軸向壓縮：桿的變形是軸向縮短，橫向變粗。直桿的拉伸與壓縮軸向拉壓的外力特點：外力的合力作用線與桿的軸85二、拉伸和壓縮時橫截面上的內(nèi)力1、概念：附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間分布內(nèi)力系的合成（附加內(nèi)力）。二、拉伸和壓縮時橫截面上的內(nèi)力1、概念：附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力86截面法步驟1、在需要求內(nèi)力處假想用一橫截面將構(gòu)件截開，分成兩部分；2、以任一部分為研究對象；3、在截面上加上內(nèi)力，以代替另一部分對研究對象的作用4、寫出研究對象的平衡方程式，解出截面上的內(nèi)力。2、截面法軸力，拉為正，壓為負(fù)截面法步驟1、在需要求內(nèi)力處假想用一橫截面將構(gòu)件截開，分成兩87三、拉伸和壓縮時橫截面上的應(yīng)力1、應(yīng)力正應(yīng)力σ，剪應(yīng)力τ三、拉伸和壓縮時橫截面上的應(yīng)力1、應(yīng)力正應(yīng)力σ，剪應(yīng)力882、拉伸和壓縮時橫截面上的應(yīng)力2、拉伸和壓縮時橫截面上的應(yīng)力893、應(yīng)力集中這種在截面突變處應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中3、應(yīng)力集中這種在截面突變處應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中90例2-1求截面1-1，2-2，3-3上的軸力和應(yīng)力，畫軸力圖，已知A=400mm2。

軸力圖例2-1求截面1-1，2-2，3-3上的軸力和應(yīng)力，畫軸91四、應(yīng)變的概念絕對變形Δu，線應(yīng)變或應(yīng)變：γ為剪應(yīng)變或角應(yīng)變，弧度線應(yīng)變ε由正應(yīng)力σ決定剪應(yīng)變γ由剪應(yīng)力τ決定。平均應(yīng)變四、應(yīng)變的概念絕對變形Δu，線應(yīng)變或應(yīng)變：γ為剪應(yīng)變或角應(yīng)變92桿件受拉伸或壓縮時的應(yīng)變絕對伸長ΔL，相對伸長或線應(yīng)變桿件受拉伸或壓縮時的應(yīng)變絕對伸長ΔL，93第二節(jié)直桿受拉壓時的變形與內(nèi)力度量變形的度量絕對伸長量△l線應(yīng)變

內(nèi)力的度量軸力（S）：注意截面法的使用應(yīng)力的引入正應(yīng)力與剪應(yīng)力第二節(jié)直桿受拉壓時的變形與內(nèi)力度量變形的度量內(nèi)力的度量正應(yīng)94簡單拉伸時橫截面上的應(yīng)力受軸向力作用的桿件，其橫截面上的應(yīng)力值為簡單拉壓時斜截面上的應(yīng)力kFFmnanmkPaxFx簡單拉伸時橫截面上的應(yīng)力受軸向力作用的桿件，其橫截面上的應(yīng)力95應(yīng)力分量與截面垂直，叫正應(yīng)力，其值為切向分量與截面平行，叫剪應(yīng)力，其值為：應(yīng)力分量產(chǎn)生的效果m1mk1km1mk1km1mk1k應(yīng)力分量與截面垂直，叫正應(yīng)力，其值為切向分量與截面平96

拉伸試驗試件的準(zhǔn)備與試驗的進(jìn)行第三節(jié)金屬在拉伸和壓縮時的機械性能標(biāo)準(zhǔn)試件：圓截面試件，如圖2-14：標(biāo)距l(xiāng)與直徑d

的比例分為，l=10d，l=5d。板試件（矩形截面）：試驗設(shè)備主要是拉力機或全能機及相關(guān)的測量、記錄儀器。

。國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬拉伸試驗方法》（如GB228-87）詳細(xì)規(guī)定了實驗方法和各項要求。

拉伸試驗第三節(jié)金屬在拉伸和壓縮時的機械性能標(biāo)準(zhǔn)試件：圓97萬能材料試驗機萬能材料試驗機98試驗結(jié)果的整理試件裝在試驗機上，受到緩慢增加的拉力作用。對應(yīng)著每一個拉力P，試件標(biāo)距l(xiāng)有一個伸長量△l。記錄P和△l關(guān)系的曲線稱為拉伸圖或P－△l曲線，如圖所示。試驗結(jié)果的整理99試件尺寸的不同，會引起拉伸圖數(shù)據(jù)不同。為了消除試件尺寸的影響，把拉力P除以試件橫截面原始面積A，得；同時，把伸長量△l除以標(biāo)距的原始長度l，得稱此時的為名義正應(yīng)力，為名義線應(yīng)變。經(jīng)這種變換后，以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)的曲線稱為應(yīng)力-應(yīng)變圖或曲線。試件尺寸的不同，會引起拉伸圖數(shù)據(jù)不同。為了消除試件尺寸的影響100低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能低碳鋼的曲線低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能低碳鋼的曲線1011）彈性階段（Ob段)2）屈服階段(bc段)3）強化階段(cde段)4）頸縮階段(ef段)幾個概念：彈性、塑性、脆性、彈性材料、塑性材料、脆性材料1）彈性階段（Ob段)幾個概念：彈性、塑性、脆性、1021）彈性變形階段的特點：為拉伸的初始階段，成正比；在此階段，曲線Ob幾乎為直線，符合虎克定律，即；在此階段，若應(yīng)力不超過b點對應(yīng)的值，撤掉外力后，構(gòu)件恢復(fù)原狀；比例極限（[proportion]）彈性極限（[elastic]）和彈性模量（E）；1）彈性變形階段的特點：為拉伸的初始階段，103OA,比例極限σP(彈性極限),Q235-A200MPaEA抗拉剛度E彈性模量，低碳鋼E=(2.0-2.1)x105MPaOA,比例極限σP(彈性極限),Q235-A200MP104橫向變形橫向線應(yīng)變ν橫向變形系數(shù)或泊松比橫向變形橫向線應(yīng)變ν橫向變形系數(shù)或泊松比105化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件106化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件1072）屈服階段的特點：上升的坡度變緩，曲線接近為一條水平折線，保持應(yīng)力微小變化，線應(yīng)變急劇增加，形象喻為材料對外力屈服了；卸掉外力，構(gòu)件不能完全恢復(fù)原來形狀，出現(xiàn)顯著塑性變形，出現(xiàn)滑移線，此階段也叫塑性變形階段；屈服極限（[suffer]）2）屈服階段的特點：上升的坡度變緩，曲線接近為一條水平折108名義屈服極限σ0.2：0.2%的塑性應(yīng)變所對應(yīng)的應(yīng)力

滑移線或剪切線Q235-AσS=235MPa名義屈服極限σ0.2：0.2%的塑性應(yīng)變所對應(yīng)的應(yīng)力滑移線1093）強化階段的特點：材料恢復(fù)了抵抗變形的能力，即隨應(yīng)力增加，線應(yīng)變也須增加；在此階段，上升曲線變得平緩；再此階段某點d卸除拉力，應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系將符合卸載定律；冷加工硬化及其在工程中的應(yīng)用；強度極限（）3）強化階段的特點：材料恢復(fù)了抵抗變形的能力，即隨應(yīng)力增加1104）頸縮階段的特點：頸縮階段實質(zhì)就是死亡階段、斷裂階段；應(yīng)力達(dá)到最大，試件的直徑突然變細(xì)即頸縮；在此階段，拉力P減小，線應(yīng)變增加；4）頸縮階段的特點：頸縮階段實質(zhì)就是死亡階段、斷裂階段；111頸縮階段（局部變形階段）（1）延伸率δ≥5%為塑性材料；δ<5%為脆性材料。低碳鋼：20-30%，鑄鐵：1%（2）截面收縮率ψ低碳鋼：60%頸縮階段（局部變形階段）（1）延伸率δ≥5%為塑性材料；δ112三、鑄鐵拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變圖灰鑄鐵σb=205MPa三、鑄鐵拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變圖灰鑄鐵σb=205MPa113四、低碳鋼壓縮的應(yīng)力-應(yīng)變圖四、低碳鋼壓縮的應(yīng)力-應(yīng)變圖114五、鑄鐵壓縮的應(yīng)力-應(yīng)變圖受壓五、鑄鐵壓縮的應(yīng)力-應(yīng)變圖受壓115塑性材料和脆性材料機械性能的主要區(qū)別1．塑性材料在斷裂時有明顯的塑性變形；而脆性材料在斷裂時變形很小；2．塑性材料在拉伸和壓縮時的彈性極限、屈服極限和彈性模量都相同，它的抗拉和抗壓強度相同。而脆性材料的抗壓強度遠(yuǎn)高于抗拉強度，因此，脆性材料通常用來制造受壓零件。塑性材料和脆性材料機械性能的主要區(qū)別1．塑性材料在斷裂時有116化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件117六、溫度對材料力學(xué)性能的影響1、高溫的影響（1）高溫對短期靜載試驗的影響六、溫度對材料力學(xué)性能的影響1、高溫的影響118（2）高溫對長期加載的影響碳鋼超過200度，外力不變，但變形隨時間的延續(xù)而不斷增長，不可恢復(fù)。蠕變條件：高溫和應(yīng)力2、低溫對材料力學(xué)性能的影響低碳鋼的彈性極限和屈服極限有所提高，但延伸率降低，變脆（2）高溫對長期加載的影響碳鋼超過200度，外力不變，但變形119金屬材料的力學(xué)性能方面的指標(biāo)：1、反映材料強度高低的指標(biāo)有：屈服極限、強度極限、蠕變極限、持久強度極限；2、反映材料塑性好壞的指標(biāo)有：延伸率、斷面收縮率、屈服限與強度限之比值（簡稱屈強比）；彎曲角度a。金屬材料的力學(xué)性能方面的指標(biāo)：1、反映材料強度高低的指標(biāo)有：1203、反映材料抵抗彈性變形能力強弱的指標(biāo)有：彈性模量E，剪切彈性模量G；4、反映材料韌性及對裂紋敏感程度的指標(biāo)有：沖擊功，沖擊韌性；5、反映材料硬度及耐磨程度的指標(biāo)有：布氏硬度HB，洛氏硬度HRC；6、反映變形性質(zhì)的彈性極限；7、控制虎克定律應(yīng)用范圍的比例極限。作業(yè)：2-7、2-113、反映材料抵抗彈性變形能力強弱的指標(biāo)有：彈性模量E，剪切121截面突變（如階梯軸）和軸力突變，應(yīng)將桿件在截面突變處和軸力突變處分?jǐn)啵謩e求出各段的變形，再相加，得到總體變形。七、虎克定律的應(yīng)用截面突變（如階梯軸）和軸力突變，應(yīng)將桿件在截面突變處和軸力突122當(dāng)截面尺寸和軸力沿截面的變化是平緩的，且外力作用線與軸線重合，總體變形積分計算。

當(dāng)截面尺寸和軸力沿截面的變化是平緩的，且外力作用線與軸線重合123例2-2變截面桿是圓錐的一部分，左右兩端的直徑分別為d1和d2。如果不計桿件的自重，求在軸向拉力P作用下桿件的變形。

例2-2變截面桿是圓錐的一部分，左右兩端的直徑分別為d1和124八、超靜定問題例2-3三根同材料和截面的鋼桿一端鉸接墻壁上，另一端鉸接在一平板剛體上，其中兩側(cè)鋼桿長度為L，而中間一根鋼桿較兩側(cè)的短δ=L/2000，求三桿的裝配應(yīng)力。設(shè)E=210Gpa。

N1=N2，N3=N1+N2變形協(xié)調(diào)條件得到：八、超靜定問題例2-3三根同材料和截面的鋼桿一端鉸接墻壁上125化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件126第三節(jié)拉伸和壓縮的強度條件一、極限應(yīng)力、許用應(yīng)力和安全系數(shù)極限應(yīng)力用σ0表示許用應(yīng)力以[σ]表示安全系數(shù)n，其值恒大于1ns=1.5～2.0，nb=2.5～4.5第三節(jié)拉伸和壓縮的強度條件一、極限應(yīng)力、許用應(yīng)力和安全系數(shù)127二、拉伸和壓縮的強度條件強度條件在工程上，強度條件可以解決三類問題：強度校核、設(shè)計截面尺寸、確定許可載荷。二、拉伸和壓縮的強度條件強度條件在工程上，強度條件可以解決128例2-4已知油壓力p=2MPa，內(nèi)徑D=75mm，活塞桿直徑d=18mm，材料的許用應(yīng)力[σ]=50MPa，校核活塞桿的強度。強度足夠例2-4已知油壓力p=2MPa，內(nèi)徑D=75mm，活塞桿直129例2-5矩形截面的階梯軸，AD段和DB段的橫截面積為BC段橫截面面積的兩倍。矩形截面的高度與寬度之比h/b=1.4，材料的許用應(yīng)力[σ]=160MPa。選擇截面尺寸h和b

由h/b=1.4例2-5矩形截面的階梯軸，AD段和DB段的橫截面積為BC130例2-6懸臂起重機撐桿AB為中空鋼管，外徑105mm，內(nèi)徑95mm。鋼索1和2互相平行，且設(shè)鋼索1可作為相當(dāng)于直徑d=25mm的圓鋼計算。材料[σ]=60MPa，確定許可吊重。例2-6懸臂起重機撐桿AB為中空鋼管，外徑105mm，內(nèi)徑131鋼索2的拉力T2=P，帶入方程組解得：而撐桿AB允許的最大軸力為：帶入（a）式得相應(yīng)的吊重為：鋼索2的拉力T2=P，帶入方程組解得：而撐桿AB允許的最大132同理，鋼索1允許的最大拉力是：代入（b）式得相應(yīng)的吊重為：比較，可知起重機的許可吊重應(yīng)為17kN。同理，鋼索1允許的最大拉力是：代入（b）式得相應(yīng)的吊重為：133主講人：張永強內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室11/5/2022主講人：張永強內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室11/1/2022134化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（化機）

序言

相互認(rèn)識

化機的重要性課程的安排與要求11/5/2022化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（化機）序言11/1/2022135化機的重要性一、目的和意義合理設(shè)備可以簡化流程，降低成本設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)具備基本工程力學(xué)知識，了解化工設(shè)備常用材料特性及焊接知識，掌握化工設(shè)備的設(shè)計計算，及典型機械傳動。11/5/2022化機的重要性一、目的和意義11/1/2022136化學(xué)工程專業(yè)的三大基礎(chǔ)課化工原理化工熱力學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程11/5/2022化學(xué)工程專業(yè)的三大基礎(chǔ)課化工原理化工熱力學(xué)化137注重實踐學(xué)以致用王選：一項科技成果，不管它多么先進(jìn)，只要它沒有走出實驗室，沒有取得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，都不過是迷人的海市蜃樓罷了。楊振寧：“中國最失敗的地方，是沒有學(xué)會怎么把科技改變成為有經(jīng)濟(jì)效益的生產(chǎn)辦法“。陶行知：創(chuàng)造始于行，行動是老子，思想是兒子，創(chuàng)造是孫子。讀萬卷書是做學(xué)問的一半，行萬里路是做學(xué)問的另一半。毛澤東：實踐出真知；不吃梨子一口，怎知梨子滋味。只有當(dāng)科學(xué)與技術(shù)比翼雙飛時，才能形成國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的永恒動力。書本得來終覺淺，絕知此事要躬行。行動有多遠(yuǎn)，思想就有多遠(yuǎn)。一位音樂教授說：老師既要登講臺，還要上舞臺。知識經(jīng)濟(jì)到來，把知識與經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合起來，經(jīng)濟(jì)對知識的依賴培增。知識分子要體現(xiàn)知識的價值，但有錢無知不算富。知識就是力量，知識更是金錢。長遠(yuǎn)看，資本家不如知本家。知識本身不是力量，應(yīng)用產(chǎn)生力量。科技價值不在獲取，而在于利用。注重實踐學(xué)以致用王選：一項科技成果，不管它多么先進(jìn)，只要它138青年是科技創(chuàng)新的主力英劍橋：●牛頓（23歲）建立微分學(xué)、（26歲）建立積分學(xué)?！?953，25歲Watson(現(xiàn)為美國冷泉港實驗室負(fù)責(zé)人)和37歲Click（04年去世）在《Science》發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)論文2Pages(長篇未必充實，短論亦可高深),62年獲諾貝爾獎。●1915年布拉格父子因用X射線研究晶體結(jié)構(gòu)，小布拉格糾正其父錯誤獲重大貢獻(xiàn)，25歲小布拉格與其父同獲諾貝爾獎。

●俄國24歲Tswett《色譜分析原理》7頁博士論文使難以分離的化合物，用一把剪刀可剪開。在此基礎(chǔ)上，Martin1952年獲諾貝爾化學(xué)獎?！?4年諾貝爾物理獎：加州大學(xué)32歲的葛洛斯與其22歲研究生威塞克發(fā)現(xiàn)“夸克局限”現(xiàn)象。加州理工學(xué)院研究生24歲普利澤發(fā)現(xiàn)“漸近自由”，至此解決了“夸克禁閉”現(xiàn)象。（獲獎?wù)邉?chuàng)造高峰期在25—45歲之間）青年是科技創(chuàng)新的主力英劍橋：139青年是科技創(chuàng)新的主力●02年島津公司沒上過研究生的小職員田中耕一（42歲），發(fā)明蛋白質(zhì)的分離方法，可準(zhǔn)確識別癌細(xì)胞，獲諾貝爾獎?！癖葼柹w茨21歲創(chuàng)辦微軟公司，改變了時代發(fā)展進(jìn)程，連續(xù)8年世界首富。創(chuàng)新必須創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)新通過創(chuàng)業(yè)來表達(dá)?！顸S昆27提出“黃散射”，32歲與諾獎得主玻恩合寫了《晶格動力學(xué)理論》等。

自古英雄出少年，科學(xué)家也如此。青年是科技創(chuàng)新的主力●02年島津公司沒上過研究生的小職員田140有理想有目標(biāo)有追求有理想有目標(biāo)有追求141志向遠(yuǎn)大志向遠(yuǎn)大142不斷學(xué)習(xí)不斷學(xué)習(xí)143勇于探索勇于探索144理論力學(xué)：研究物體機械運動一般規(guī)律 靜力學(xué) 運動學(xué) 動力學(xué)材料力學(xué):研究構(gòu)件承載能力1．強度：構(gòu)件抵抗破壞的能力2．剛度：構(gòu)件抵抗變形的能力3．穩(wěn)定性：構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)能力牛頓三定律(哲學(xué)規(guī)律)（慣性定律，F(xiàn)=ma,F=-F`）運動論，物質(zhì)論，聯(lián)系論理論力學(xué)：研究物體機械運動一般規(guī)律牛頓三定律(哲學(xué)規(guī)律)145工程力學(xué)的前世力學(xué)的發(fā)展是分析和綜合想結(jié)合的過程。從總的發(fā)展趨勢來看，牛頓運動定律建立以前力學(xué)研究的歷史大致可分為兩個時期:古代，從遠(yuǎn)古到公元5世紀(jì)，對平衡和運動有初步的了解;中世紀(jì)，從6世紀(jì)到16世紀(jì)，這個時期對力、運動以及它們之間的關(guān)系的認(rèn)識已有發(fā)展，為牛頓運動定律的建立作了準(zhǔn)備。工程力學(xué)的前世力學(xué)的發(fā)展是分析和綜合想結(jié)合的過程。從總146工程力學(xué)的今朝牛頓運動定律的建立和從此以后力學(xué)研究的歷史大致可分為四個時期:從17世紀(jì)初到18世紀(jì)末，經(jīng)典力學(xué)的建立和完善化;19世紀(jì)，力學(xué)各主要分支的建立;從1900年到1960年，近代力學(xué)，它和工程技術(shù)特別是航空、航天技術(shù)密切聯(lián)系;1960年以后，現(xiàn)代力學(xué)，力學(xué)同計算技術(shù)和自然科學(xué)其他學(xué)科廣泛結(jié)合。工程力學(xué)的今朝牛頓運動定律的建立和從此以后力學(xué)研究的歷史大致147趙州橋－隋公元605-618年間，李春

百尺高虹橫水面，一彎新月出云霄趙州橋－隋公元605-618年間，李春

百尺高虹橫水面，一彎148“假如給我一個支點，我就能撬動地球”

阿基米德Archimedes(約公元前287～212）古希臘物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的奠基人?！墩撈矫鎴D形的平衡》、《論浮體》?！凹偃缃o我一個支點，我就能撬動地球”

阿基米德149達(dá).芬奇（LeonardodaVinci，意大利1452-1519）達(dá).芬奇（LeonardodaVinci，意大利145150汽車發(fā)動機汽車發(fā)動機151微型發(fā)動機MEMS微型發(fā)動機MEMS152深度撞擊DEEPIMPACT深度撞擊DEEPIMPACT153鳥巢－2008北京奧運主體育場

鳥巢－2008北京奧運主體育場

154寶馬－概念自行車寶馬－概念自行車155海爾“立體倉庫”世界領(lǐng)先新華網(wǎng)山東頻道2005年6月30日電青島海爾集團(tuán)國際物流中心立體庫日前經(jīng)過第三次技術(shù)革新，躍升為技術(shù)水平世界領(lǐng)先的物流中心。該立體庫高22米，全部操作采用世界上最先進(jìn)的激光導(dǎo)引無人運輸車系統(tǒng)，實現(xiàn)了物流的自動化和智能化，使海爾集團(tuán)庫存資金占用從每年15億元降至6億元，杜絕了呆滯物資的產(chǎn)生。（新華社記者朱崢攝）海爾“立體倉庫”世界領(lǐng)先新華網(wǎng)山東頻道2005年6月30日電156水煤漿氣化爐

水煤漿氣化爐157多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)裝置

多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)裝置158兗礦國泰化工有限公司氣化爐爐頭

兗礦國泰化工有限公司氣化爐爐頭

159儲罐、冷凝器、切片機

儲罐、冷凝器、切片機160不銹鋼反應(yīng)釜

不銹鋼反應(yīng)釜161外盤管反應(yīng)鍋、蒸汽加熱反應(yīng)鍋

外盤管反應(yīng)鍋、蒸汽加熱反應(yīng)鍋162主體車間全景圖主體車間全景圖163三層平臺全景圖二層平臺局部圖三層平臺全景圖二層平臺局部圖164地面設(shè)備布置圖地面設(shè)備布置圖165反應(yīng)物料配制系統(tǒng)堿鎳配制堿鎳過濾氨水配制料液儲存反應(yīng)物料配制系統(tǒng)堿鎳配制堿鎳過濾氨水配制料液儲存166反應(yīng)系統(tǒng)精密計量泵系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)精密計量泵系統(tǒng)167反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)168清洗系統(tǒng)堿液清洗清洗系統(tǒng)堿液清洗169固液分離離心清洗固液分離離心清洗170干燥篩分包裝產(chǎn)品干燥干燥篩分包裝產(chǎn)品干燥171干燥篩分包裝干燥篩分包裝172第一篇力學(xué)基礎(chǔ)

第一章剛體的受力分析及平衡規(guī)律本章學(xué)習(xí)要點本章所討論的核心問題：本章必須掌握的基本概念要處理好“力系的簡化”與“力系的平衡”二者間的關(guān)系如何進(jìn)行受力分析關(guān)于靜不定問題

第一篇力學(xué)基礎(chǔ)

第一章剛體的受力分析及平衡規(guī)律本章學(xué)習(xí)要173本章所討論的核心問題：

本章討論的核心問題是如何從構(gòu)件所受的已知外力求取未知外力。

解決這個問題的步驟是：第一步是通過受力分析，確定未知的約束反力力線方位；第二步是研究物體的受力平衡規(guī)律，利用這一規(guī)律求取未知外力。本章所討論的核心問題：

本章討論的核心問題174例題：p27,1-5,?B拉力GF1F2F1AFN例題：p27,1-5,?B拉力GF1F2F1AFN175本章必須掌握的基本概念1、力、力矩、力偶、力偶矩的定義。2、力的五點性質(zhì)（含兩個平衡定理）和力偶的三點性質(zhì)。3、四種約束的特點及取代每種約束作用的“約束反力”的表達(dá)方法。4、力的平移定理的內(nèi)容、實質(zhì)、應(yīng)用。立足點力或力偶對物體作用的效果本章必須掌握的基本概念1、力、力矩、力偶、力偶矩的定義。2、176討論“簡化”的目的是為了尋找“平衡”的規(guī)律。注意簡化過程中的以下幾點平面匯交力系只可能得到兩種簡化結(jié)果，而平面一般力系可能得到三種簡化結(jié)果，出現(xiàn)這種區(qū)別的原因是什么？導(dǎo)致得到的平衡條件有什么不同？平面一般力系簡化時，各力平移后得到的附加力偶系，其合力偶的力偶矩就是該力系各力對簡化中心的力矩之和，也就是平面一般力系平衡條件中的∑M＝0中的∑M。觀察平面匯交力系的簡化過程可以發(fā)現(xiàn)，只有在R＝0時，直角坐標(biāo)軸的方位才可以任意選取而不影響∑X和∑Y值。

要處理好“力系的簡化”與“力系的平衡”二者間的關(guān)系討論“簡化”的目的是為了尋找“平衡”的規(guī)律。注意簡化過程中的177力系的簡化實際上就是用一個力或一個力偶來等效取代一個力系。也就是求取合力。采取的方法就是欲合先分力系簡化結(jié)果除了可能是“平衡”外，還可能得到其他結(jié)果，對于其他結(jié)果，只要求作一般了解。力系的簡化實際上就是用一個力或一個力偶來等效取代一個力系。也178如何進(jìn)行受力分析？第二節(jié)（P11）最后提出的六點受力分析要領(lǐng)有助于初學(xué)者。

關(guān)于靜不定問題作業(yè)：P27、1-5、a,b,d,f,h,i,j.1-8,1-10如何進(jìn)行受力分析？第二節(jié)（P11）最后提出的六點受力分析要領(lǐng)179第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)一．力的概念1．剛體與變形體2．力是物體間相互的機械作用力的運動效應(yīng)，由理論力學(xué)研究力的變形效應(yīng)，由材料力學(xué)研究力的三要素：大小，方向，作用點。第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)180二．力學(xué)公理

1、作用與反作用定律2、二力平衡定律二力構(gòu)件和二力桿3、加減平衡力系定律4、力的平行四邊形法則5、剛化原理：平衡的變形體剛化為剛體，則平衡狀態(tài)保持不變。二．力學(xué)公理1、作用與反作用定律4、力的平行四邊形法則5、181第二節(jié)力矩與力偶一、力矩合力矩定理第二節(jié)力矩與力偶一、力矩合力矩定理182二、力偶特征：1、是一個基本的力學(xué)量，不能與一個力平衡，力偶只能與力偶平衡。2、力偶對作用面內(nèi)任一點之矩與矩心的位置無關(guān)，恒等于力偶矩。3、同平面內(nèi)兩力偶等效是力偶矩相等。二、力偶特征：183

三、

力的平移三、

力的平移184四、平面一般力系向一點的簡化四、平面一般力系向一點的簡化185第三節(jié)物體的受力分析一、約束和約束反力自由體和非自由體約束和約束反力：方向，作用點，大小主動力（促使運動）和被動力第三節(jié)物體的受力分析一、約束和約束反力1861、柔性體約束（柔索約束）繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，不計重力，絕對柔軟且不可伸長特點：只受拉，不受壓，不能抗拒彎矩，限制物體沿柔性體伸長的方向運動。1、柔性體約束（柔索約束）繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，187化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件188化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件1892、光滑接觸面（線）約束特點：只受壓，不受拉，沿接觸點處的公法線而指向物體，一般用N表示。又叫法向反力。

忽略摩擦，理想光滑。2、光滑接觸面（線）約束特點：只受壓，不受拉，沿接觸點處的190化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件1913、鉸鏈約束3、鉸鏈約束192（1）固定鉸鏈支座約束（1）固定鉸鏈支座約束193化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件194化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件195化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件196（2）活動鉸鏈支座約束（2）活動鉸鏈支座約束197化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件1984、固定端約束4、固定端約束199化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件200化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件201二、受力圖例1-1．某化工廠的臥式容器，容器總重量(包括物料、保溫層等)為Q，全長為L，支座B采用固定式鞍座，支座C采用活動式鞍座。試畫出容器的受力圖。二、受力圖例1-1．某化工廠的臥式容器，容器總重量(包括物料202例1-2．焊接在鋼柱上的三角形鋼結(jié)構(gòu)管道支架，上面鋪設(shè)三根管道，試畫出結(jié)構(gòu)整體及各構(gòu)件的受力圖。例1-2．焊接在鋼柱上的三角形鋼結(jié)構(gòu)管道支架，上面鋪設(shè)三根管203例1-3剛架自身重力不計，AC上作用載荷，畫出AC、BC及剛架整體的受力圖

例1-3剛架自身重力不計，AC上作用載荷，畫出AC、BC204畫受力圖的步驟：(1)簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖；

(2)選擇研究對象，畫出作用在其上的全部主動力；(3)根據(jù)約束性質(zhì)，畫出作用于研究對象上的約束反力。畫受力圖的步驟：(1)簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖；205第四節(jié)平面力系的平衡方程式平面力系平衡的必要與充分條件：力系的主矢和對任一點的主矩都等于零。

第四節(jié)平面力系的平衡方程式平面力系平衡的必要與充分條件：力206例1-4梁AB，長L=6m，A、B端各作用一力偶，m1=15kN.m，m2=24kN.m，轉(zhuǎn)向如圖所示，求支座A、B的反力。

例1-4梁AB，長L=6m，A、B端各作用一力偶，m1=207例1-5直桿AB與彎桿BC鉸接，AB=BC，已知AB桿上有一力偶矩為M的力偶作用，各桿重力不計。求支座A、C處的約束反力。

例1-5直桿AB與彎桿BC鉸接，AB=BC，已知AB桿上有208例1-6剛架所受荷載、尺寸及支承情況見圖，求支座A及B處的反力。

例1-6剛架所受荷載、尺寸及支承情況見圖，求支座A及B處209例1-7懸臂梁AB作用有均布荷載q，在自由端還受一集中力和一力偶矩為m的力偶作用，梁長度為L。求固定端A的約束反力。

例1-7懸臂梁AB作用有均布荷載q，在自由端還受一集中力和210第二章金屬在外力作用下

顯示的機械性能第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力如何理解“彈性體”；什么是“變形”？內(nèi)力的概念？四種基本變形和對應(yīng)的內(nèi)力：第二章金屬在外力作用下

顯示的機械性能第一節(jié)彈性體的變形211一、對變形固體作的三個假設(shè)

連續(xù)性假設(shè)均勻性假設(shè)各向同性假設(shè)

一、對變形固體作的三個假設(shè)212化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件213二、桿件基本變形1、拉伸、壓縮2、彎曲3、剪切4、扭轉(zhuǎn)二、桿件基本變形1、拉伸、壓縮2、彎曲3、剪切4、扭轉(zhuǎn)214拉伸與壓縮扭轉(zhuǎn)彎曲拉伸與壓縮215組合受力（CombinedLoading）與變形桿件變形的四種基本形式匯總組合受力（CombinedLoading）與變形桿件變形的216直桿的拉伸與壓縮一、工程實例直桿的拉伸與壓縮一、工程實例217直桿的拉伸與壓縮軸向拉壓的外力特點：外力的合力作用線與桿的軸線重合。軸向拉壓的變形特點：桿的變形主要是軸向伸縮，伴隨橫向縮擴(kuò)。軸向拉伸：桿的變形是軸向伸長，橫向縮短。軸向壓縮：桿的變形是軸向縮短，橫向變粗。直桿的拉伸與壓縮軸向拉壓的外力特點：外力的合力作用線與桿的軸218二、拉伸和壓縮時橫截面上的內(nèi)力1、概念：附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間分布內(nèi)力系的合成（附加內(nèi)力）。二、拉伸和壓縮時橫截面上的內(nèi)力1、概念：附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力219截面法步驟1、在需要求內(nèi)力處假想用一橫截面將構(gòu)件截開，分成兩部分；2、以任一部分為研究對象；3、在截面上加上內(nèi)力，以代替另一部分對研究對象的作用4、寫出研究對象的平衡方程式，解出截面上的內(nèi)力。2、截面法軸力，拉為正，壓為負(fù)截面法步驟1、在需要求內(nèi)力處假想用一橫截面將構(gòu)件截開，分成兩220三、拉伸和壓縮時橫截面上的應(yīng)力1、應(yīng)力正應(yīng)力σ，剪應(yīng)力τ三、拉伸和壓縮時橫截面上的應(yīng)力1、應(yīng)力正應(yīng)力σ，剪應(yīng)力2212、拉伸和壓縮時橫截面上的應(yīng)力2、拉伸和壓縮時橫截面上的應(yīng)力2223、應(yīng)力集中這種在截面突變處應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中3、應(yīng)力集中這種在截面突變處應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中223例2-1求截面1-1，2-2，3-3上的軸力和應(yīng)力，畫軸力圖，已知A=400mm2。

軸力圖例2-1求截面1-1，2-2，3-3上的軸力和應(yīng)力，畫軸224四、應(yīng)變的概念絕對變形Δu，線應(yīng)變或應(yīng)變：γ為剪應(yīng)變或角應(yīng)變，弧度線應(yīng)變ε由正應(yīng)力σ決定剪應(yīng)變γ由剪應(yīng)力τ決定。平均應(yīng)變四、應(yīng)變的概念絕對變形Δu，線應(yīng)變或應(yīng)變：γ為剪應(yīng)變或角應(yīng)變225桿件受拉伸或壓縮時的應(yīng)變絕對伸長ΔL，相對伸長或線應(yīng)變桿件受拉伸或壓縮時的應(yīng)變絕對伸長ΔL，226第二節(jié)直桿受拉壓時的變形與內(nèi)力度量變形的度量絕對伸長量△l線應(yīng)變

內(nèi)力的度量軸力（S）：注意截面法的使用應(yīng)力的引入正應(yīng)力與剪應(yīng)力第二節(jié)直桿受拉壓時的變形與內(nèi)力度量變形的度量內(nèi)力的度量正應(yīng)227簡單拉伸時橫截面上的應(yīng)力受軸向力作用的桿件，其橫截面上的應(yīng)力值為簡單拉壓時斜截面上的應(yīng)力kFFmnanmkPaxFx簡單拉伸時橫截面上的應(yīng)力受軸向力作用的桿件，其橫截面上的應(yīng)力228應(yīng)力分量與截面垂直，叫正應(yīng)力，其值為切向分量與截面平行，叫剪應(yīng)力，其值為：應(yīng)力分量產(chǎn)生的效果m1mk1km1mk1km1mk1k應(yīng)力分量與截面垂直，叫正應(yīng)力，其值為切向分量與截面平229

拉伸試驗試件的準(zhǔn)備與試驗的進(jìn)行第三節(jié)金屬在拉伸和壓縮時的機械性能標(biāo)準(zhǔn)試件：圓截面試件，如圖2-14：標(biāo)距l(xiāng)與直徑d

的比例分為，l=10d，l=5d。板試件（矩形截面）：試驗設(shè)備主要是拉力機或全能機及相關(guān)的測量、記錄儀器。

。國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬拉伸試驗方法》（如GB228-87）詳細(xì)規(guī)定了實驗方法和各項要求。

拉伸試驗第三節(jié)金屬在拉伸和壓縮時的機械性能標(biāo)準(zhǔn)試件：圓230萬能材料試驗機萬能材料試驗機231試驗結(jié)果的整理試件裝在試驗機上，受到緩慢增加的拉力作用。對應(yīng)著每一個拉力P，試件標(biāo)距l(xiāng)有一個伸長量△l。記錄P和△l關(guān)系的曲線稱為拉伸圖或P－△l曲線，如圖所示。試驗結(jié)果的整理232試件尺寸的不同，會引起拉伸圖數(shù)據(jù)不同。為了消除試件尺寸的影響，把拉力P除以試件橫截面原始面積A，得；同時，把伸長量△l除以標(biāo)距的原始長度l，得稱此時的為名義正應(yīng)力，為名義線應(yīng)變。經(jīng)這種變換后，以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)的曲線稱為應(yīng)力-應(yīng)變圖或曲線。試件尺寸的不同，會引起拉伸圖數(shù)據(jù)不同。為了消除試件尺寸的影響233低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能低碳鋼的曲線低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能低碳鋼的曲線2341）彈性階段（Ob段)2）屈服階段(bc段)3）強化階段(cde段)4）頸縮階段(ef段)幾個概念：彈性、塑性、脆性、彈性材料、塑性材料、脆性材料1）彈性階段（Ob段)幾個概念：彈性、塑性、脆性、2351）彈性變形階段的特點：為拉伸的初始階段，成正比；在此階段，曲線Ob幾乎為直線，符合虎克定律，即；在此階段，若應(yīng)力不超過b點對應(yīng)的值，撤掉外力后，構(gòu)件恢復(fù)原狀；比例極限（[proportion]）彈性極限（[elastic]）和彈性模量（E）；1）彈性變形階段的特點：為拉伸的初始階段，236OA,比例極限σP(彈性極限),Q235-A200MPaEA抗拉剛度E彈性模量，低碳鋼E=(2.0-2.1)x105MPaOA,比例極限σP(彈性極限),Q235-A200MP237橫向變形橫向線應(yīng)變ν橫向變形系數(shù)或泊松比橫向變形橫向線應(yīng)變ν橫向變形系數(shù)或泊松比238化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件239化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(化機)課件2402）屈服階段的特點：上升的坡度變緩，曲線接近為一條水平折線，保持應(yīng)力微小變化，線應(yīng)變急劇增加，形象喻為材料對外力屈服了；卸掉外力，構(gòu)件不能完全恢復(fù)原來形狀，出現(xiàn)顯著塑性變形，出現(xiàn)滑移線，此階段也叫塑性變形階段；屈服極限（[suffer]）2）屈服階段的特點：上升的坡度變緩，曲線接近為一條水平折241名義屈服極限σ0.2：0.2%的塑性應(yīng)變所對應(yīng)的應(yīng)力

滑移線或剪切線Q235-AσS=235MPa名義屈服極限σ0.2：0.2%的塑性應(yīng)變所對應(yīng)的應(yīng)力滑移線2423）強化階段的特點：材料恢復(fù)了抵抗變形的能力，即隨應(yīng)力增加，線應(yīng)變也須增加；在此階段，上升曲線變得平緩；再此階段某點d卸除拉力，應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系將符合卸載定律；冷加工硬化及其在工程中的應(yīng)用；強度極限（）3）強化階段的特點：材料恢復(fù)了抵抗變形的能力，即隨應(yīng)力增加243