化工设备机械基础教学大纲-1

1、课程编号：0511940化工设备机械基础Machinery Foundation of Chemical Equipment总学时：48总学分：3课程性质：必修课开设学期：第三学年第一学期周学时分配：平均3学时适用专业及层次： 化学工程与工艺专业（本科、专科）先行课程：高等数学、大学物理；后续课程：化工过程设计与开发等教材：化工设备机械基础»,董大勤编著，北京：化学工业出版社，2003 （第一版）； 推荐参考书：20031化工设备机械基础，汤善甫编著，上海：华东理工大学出版社,2化工设备机械基础，刁玉玮编著，大连：大连理工大学出版社，20033化工设备机械基础，潘传九主编，北京：化学

2、工业出版社 ，20024化工设备机械基础，赵军主编，北京：化学工业出版社 ，2000、课程目的及要求化工设备机械基础是一门综合性的机械类必修课，主要针对化工工艺类专业学生及其相近专业学生开 设。本课程的目的是使学生获得必要的机械基础知识，具有设计常、低、中压化工设备的初步能力。本课程的主要任务及基本要求：1、熟练掌握物体的受力分析、金属在外力作用下所显示的机械性能及杆件承受拉压、剪切、扭转、 弯曲等条件下的强度条件及相关计算。2、了解化工设备常用金属材料的基本成分、性能和用途。3、熟练掌握承受内压、外压的压力容器的设计计算方法和有关开孔补计算。4、熟悉压力容器上各种标准件于附件的选用方法。5、

3、熟悉压力容器中的焊缝分类方法及正确选用焊接材料。6、了解典型化工设备中的塔器、换热器和搅拌反应釜的基本结构。二、课程内容及学时分配第1章 刚体的受力分析及其平衡规律（6学时）1.1 力的概念。刚体的概念。平衡的概念，约束及其基本类型、约束反力。分离体、受力图、二力杆、三力平衡 汇交定理。1.2 平面汇交力系的简化与平衡平面汇交力系合成的几何法；力的分解；力在坐标轴上的投影；合力投影定理；平面汇交力学合 成的解析法；平面汇交力学的平衡条件与平衡方程。1.3 力矩、力偶、力的平移定理1.4 平面一般力系的简化与平衡平面一般力系的简化及简化结果分析、平衡条件及平衡方程。固定端约束的性质。1.5 静力

4、学问题求解方法小结。第2章 金属的力学性能 （4学时）2.1. 弹性体的变形与内力变形、弹性变形、内力、杆件、杆件变形基本形式、材料力学的基本假设2.2. 轴向拉伸与压缩轴向拉伸与压缩的概念、截面法、轴力、轴力图应力、应变的概念、直杆在斜截面上的应力、正应力、剪应力2.3. 金属在外力作用下所显示的机械性能低碳钢的拉伸试验、载荷一变形图、应力一应变图、虎克定律、材料的塑性指标一延伸率、断面收缩 率、其他材料拉伸曲线、名义屈服极限、材料压缩时的机械性能、温度对材料机械性能的影响、蠕变 和松驰现象第3章 受拉压构件的强度计算与受剪切构件的使用计算条件和拉压静不定（2学时）3.1. 受拉压直杆的强度

5、计算3.2. 拉压中的静不定问题3.3. 剪切概念、剪力、名义剪应力、挤压和挤压应力、剪切和挤压的假定计算和强度条件第4章直梁的弯曲（5学时）4.1. 梁的概念、梁的支座与反力、梁的分类4.2. 梁的内力分析4.3. 剪力法则及剪力方程、弯矩法则及弯矩方程、剪力图及弯矩图4.4. 纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件梁纯弯曲时的变形分析、正应力分布规律、曲率计算、正应力公式、常用截面的轴惯性矩、拉弯 截面模量，正应力强度条件、提高梁承载能力的措施。4.5. 直梁弯曲时的剪应力和梁的变形简介第5章扭转（3学时）5.1. 圆周扭转时所受外力的分析与计算扭转的概念、轴的概念、轴的三项功能、恒转速下轴扭

6、矩与功率间的关系5.2. 薄壁圆筒扭转时的应力和变形、纯剪切、角变形、剪切虎克定律5.3. 圆轴扭转时的变形与内力、圆截面的极惯性矩和抗扭截面模量5.4. 圆轴扭转时的强度条件、刚度条件补充：复杂应力状态和强度理论（1学时）一点的应力状态、二向应力状态分析、四大强度理论第6章 压力容器与化工设备常用材料（4学时）6.1. 金属的晶体结构6.2. 铁碳合金6.3. 碳素钢和铸铁碳钢和铸铁的化学成分和组织结构；钢的热处理；碳钢的分类、牌号、性能和品种；铸铁的分类 及性能。6.4. 合金钢合金元素对钢材性能的影响，低合金钢的种类性能、高合金钢的种类和性能6.5. 压力容器常用钢板的检验6.6. 锻件

7、与紧固件6.7. 有色金属及其合金：铜合金、铝合金、钛简介第7章 压力容器中的薄膜应力弯曲应力与二次应力（3学时）7.1. 容器的结构、容器的分类（按压力、按 容规）回转薄壳的几何概念、第一、二主曲率半径、平行圆半径。7.2. 回转薄壳的薄膜应力分析及薄膜应力理论在常见回转薄壳上的应用7.3. 圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力7.4. 边界区的二次应力7.5. 强度条件第8章内压容器（3学时）8.1. 压力容器设计参数的确定8.2. 内压容器筒体与封头的强度计算及容器的最小壁厚8.3. 在用压力容器的强度校核第9章 压杆稳定与外压容器的计算（3学时）9.1. 压杆稳定的概念及外压容器的稳定性问

8、题9.2. 细长杆临界载荷的欧拉公式、临界压力、临界应力、压杆柔度、欧拉公式的适用范围9.3. 外压圆筒临界压力、临界应力与临界应变、外压圆筒环向稳定性图算法9.4. 外压圆筒轴向稳定性校核9.5. 外压球壳与外压椭圆形封头的图算法9.6. 力口强圈设计第10章法兰连接（2学时）10.1. 压力容器法兰连接法兰密封原理、压力容器法兰类型及密封面型式、容器法兰标准及选用；容器法兰用垫片。10.2. 管法兰连接管法兰类型及密封面型式、管法兰标准及选用、管法兰用垫片。10.3. 密封垫片10.4. 固件 第11章 人孔、手孔、视镜和液面计 （1学时）11.1. 人孔和手孔11.2. 视镜与液面计第12章 压力容器开孔补强与设备凸缘（2学时）12.1. 回转壳体上开小孔造成的应力集中12.2. GB150-98对容器开孔及补强的有关规定12.3. 容器开孔补强结构及等面积法补强计算12.4. 备凸缘第13章压力容器支座（1学时）13.1. 卧式容器支座13.2. 立式容器支座第14章 压力容器的焊接结构（2学时）14.1. 焊接接头及其分类14.2. GB150-98对压力容器焊缝的分类14.3. 焊