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目录 1

第1章　静力学基础 1

1.1　静力学基本概念 1

1.1.1　静力学的公理 1

1.1.2　约束与约束反力 3

1.2　受力分析和受力图 5

习题 6

第2章　平面汇交力系 8

2.1　平面汇交力系的合成 8

2.1.1　几何法 8

2.1.2　解析法 9

2.2　平面汇交力系的平衡条件 10

2.2.1 平面汇交力系平衡的几何条件 10

2.2.2　平面汇交力系平衡的解析条件 11

习题 12

第3章　平面一般力系 14

3.1　力矩与力偶 14

3.1.1 力矩 14

3.1.2　力偶 14

3.2　力的平移定理 16

3.3　平面一般力系的简化与平衡 16

3.4　平面一般力系的平衡条件和平衡方程 18

习题 21

第4章　直杆的轴向拉伸与压缩 23

4.1　直杆轴向拉伸及压缩的内力和应力 23

4.1.1 直杆横截面上的内力 23

4.1.2　直杆横截面上的应力 24

4.1.3　直杆斜截面上的应力 25

4.2　直杆拉伸和压缩时的变形 25

4.3.1　低碳钢拉伸及压缩时的机械性能 28

4.3　材料的机械性能 28

4.3.2　脆性材料的机械性能 30

4.4　杆件在拉伸及压缩时的强度计算 30

4.4.1　材料的许用应力 30

4.4.2　强度计算 31

习题 34

第5章　剪切及扭转 37

5.1 剪切 37

5.1.1　剪切变形 37

5.1.2　剪应力及剪切强度计算 37

5.1.3　纯剪切 38

5.1.4　剪切虎克定律 39

5.1.5　挤压及其强度计算 39

5.2.2　外力偶矩的计算 42

5.2.1　扭转的概念 42

5.2　圆轴扭转时的外力偶矩与扭矩 42

5.2.3　扭矩的计算 43

5.3　圆轴扭转时的应力 43

5.3.1 变形几何关系 44

5.3.2　物理关系 44

5.3.3　静力学关系 45

5.4　圆轴扭转时的强度和刚度计算 46

5.4.1　强度计算 46

5.4.2 圆轴的变形及刚度计算 47

习题 50

第6章　弯曲 52

6.1　平面弯曲及梁的类型 52

6.2　梁弯曲时的内力——剪力和弯矩 54

6.3　剪力图和弯矩图 55

6.4　纯弯曲时梁横截面上的正应力及其强度条件 59

6.4.1 变形分析 60

6.4.2　弯曲正应力分布规律 61

6.4.3　弯曲正应力计算公式 62

6.4.4　截面的Iz与Wz 63

6.4.5　弯曲正应力的强度条件 65

6.5　提高梁的弯曲强度的措施 66

6.5.1　选择合理的截面形状 66

6.5.2　采用变截面梁 68

6.5.3　合理布置载荷和支座 69

6.5.4　合理地使用材料 70

6.6　梁的变形 71

6.6.1 梁的挠度和截面转角 71

6.6.2　挠曲线近似微分方程式 71

6.6.3　梁的刚度计算 72

习题 73

第7章　复杂应力状态及强度理论 78

7.1　应力状态概念 78

7.1.1　单向应力状态 78

7.1.2　二向（平面）应力状态 79

7.1.3　三向应力状态 79

7.2　复杂应力状态 79

7.2.1　二向应力状态 79

7.2.2　三向应力状态 81

7.3　广义虎克定律 82

7.4　强度理论 83

7.4.1　最大拉应力理论（第一强度理论） 83

7.4.2　最大伸长线应变理论（第二强度理论） 83

7.4.3　最大剪应力理论（第三强度理论） 84

7.4.4　最大变形能理论（第四强度理论） 84

7.5.1　拉伸（压缩）与弯曲变形的组合 86

7.5　杆件组合变形时的强度计算 86

7.5.2　扭转与弯曲的组合 88

习题 92

第8章　压杆的稳定 94

8.1　压杆稳定的概念 94

8.2　临界压力的确定——欧拉公式 94

8.2.1　临界压力——欧拉公式 94

8.2.2　临界应力——欧拉公式的适用范围 95

8.2.3　柔度λ＜λP的压杆临界应力的计算 96

8.3　压杆稳定的实用计算 96

8.4　提高压杆稳定性的措施 99

8.4.1　加强约束的牢固性 99

8.4.2　尽量减小压杆长度 99

8.4.3　选择合理的截面形状 99

习题 100

8.4.4　合理选用材料 100

第9章　过程设备常用材料 101

9.1　过程设备常用金属材料的基本性能 101

9.1.1　机械性能 101

9.1.2　耐腐蚀性能 102

9.1.3　加工工艺性能 102

9.1.4　材料的经济性和来源情况 102

9.1.5　选择过程设备材料的一般原则 102

9.2　常用金属材料的分类及用途 103

9.2.1　碳钢的分类、牌号及用途 103

9.2.2　合金钢的分类、牌号及用途 104

9.2.3　钢材的品种及规格 106

9.2.4　铸铁的分类、牌号及用途 106

9.2.5　有色金属及其合金 107

9.3.1　腐蚀的定义与分类 108

9.3　过程设备的腐蚀及防腐措施 108

9.3.2　金属腐蚀破坏的形式 111

9.3.3　化工设备的防腐措施 112

习题 121

第10章　内压薄壁容器设计 123

10.1　概述 123

10.1.1　容器的总体结构 123

10.1.2　压力容器的分类 124

10.1.3　容器设计的基本要求 126

10.2　内压薄壁容器设计的理论基础 126

10.2.1 薄壁壳体的无力矩理论 126

10.2.2　压力容器的边缘问题 140

10.3.1　失效准则与强度理论 143

10.3.2　圆筒体和球壳的设计计算 143

10.3　内压薄壁筒体与球壳的设计 143

10.3.3　设计参数的确定 145

10.4　内压容器的封头设计与选择 150

10.4.1 凸形封头 150

10.4.2　锥形封头 157

10.4.3　平封头（平盖） 163

10.4.4　封头的选择 165

10.5　容器的压力试验 168

习题 169

第11章　外压容器设计 171

11.1 概述 171

11.1.1　外压容器的稳定性 171

11.1.2　临界压力的概念 171

11.2　外压圆筒的理论设计计算 172

11.2.1 长圆筒受均布侧向外压弹性失稳时的临界压力 172

11.2.3　临界长度 173

11.2.2　短圆筒受均布侧向外压作用弹性失稳时的临界压力 173

11.3　外压圆筒的工程设计 174

11.3.1 图算法 174

11.3.2　设计参数的确定 178

11.3.3　外压圆筒厚度表 178

11.4　加强圈设计 179

11.4.1　加强圈的作用与结构 179

11.4.2　加强圈间距 180

11.4.3　加强圈尺寸 180

11.5　外压封头设计 182

11.5.1 外压半球形封头 182

11.5.2　椭圆形封头 183

11.5.3　碟形封头 183

习题 184

12.1　压力容器的总体结构分析 186

第12章　压力容器的总体设计问题 186

12.2　法兰 187

12.2.1 密封原理及法兰密封结构 187

12.2.2　强制密封设计 190

12.3　开孔补强 198

12.3.1　允许不另行补强的最大开孔直径 199

12.3.2　最大开孔限制 199

12.3.3　局部补强结构 199

12.3.4　等面积补强设计准则 200

12.4　支座 202

12.4.1 立式设备支座 202

12.4.2　卧式容器支座 207

12.5　焊接结构设计 209

12.5.1　焊接接头的基本形式 209

12.5.2　焊接坡口形式设计 210

12.5.4　压力容器焊接结构设计的基本原则 211

12.5.3　压力容器焊接接头的分类 211

12.5.5　容器焊接接头的坡口设计的基本原则 212

习题 213

第13章　管壳式换热器 214

13.1　管壳式换热器的基本型式 214

13.1.1　概述 214

13.1.2　管壳式换热器的结构类型 214

13.2　管壳式换热器的结构设计 217

13.2.1　换热管 217

13.2.2　管板 217

13.2.3　换热管在管板上的排列 218

13.2.4　换热管与管板间的联接 219

13.2.5　管板与壳体的联接 220

13.2.6　管箱与管程分程 221

13.2.8　折流板、支撑板、旁路挡板 222

13.2.7　挡板与导流筒 222

13.2.9　膨胀节 223

13.3　管壳式换热器设计与选择 224

13.3.1 固定管板式换热器的工艺计算及基本参数的确定 224

13.3.2　换热器的型号 225

习题 226

第14章　塔式容器 228

14.1　概述 228

14.2　塔式容器的结构设计 228

14.2.1　板式塔结构 228

14.2.2　填料塔结构 236

14.3　塔的强度计算 242

14.3.1　塔的受载分析 242

14.3.2　塔的应力校核 246

习题 250

第15章　搅拌反应器 252

15.1　反应器壳体及传热元件的设计 253

15.1.1　壳体设计 253

15.1.2　传热元件设计 254

15.2　搅拌器设计 257

15.2.1　搅拌器的基本型式 257

15.2.2　搅拌器的选择 259

15.2.3　搅拌挡板 260

15.3　传动装置和搅拌轴及轴封 261

15.3.1　传动装置 261

15.3.2　搅拌轴 262

15.3.3　轴封 263

习题 266

附录1　型钢尺寸规格表 267

附录2　简单截面图形的几何性质表 281

附录3　钢板许用应力 283

附录4　钢管许用应力 285

附录5　钢板常用的规格及钢材的E和a 287

附录6　椭圆形封头（JB/T 4737—95） 288

附录7　甲型平焊容器法兰 290

附录8　乙型平焊容器法兰 292

附录9　压力容器法兰用非金属垫片（JB4704—92） 294

附录10　管法兰 295

附录11　耳式支座 300

附录12　鞍式支座（JB/T4712—92） 301

附录13　视镜（HGJ 501—86） 302

附录14　常压人孔（JB577—79） 303

附录15　平盖手孔（JB589—79） 306

附录16　补强圈（21506—92） 308

附录17　玻璃管液面计（PN1.6）（HG5-227—80） 310

参考文献 313

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