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1、2023/3/191绪绪 言言一、目的和意义一、目的和意义合合理理的的设设备备可可降降低低加加工工制制造造成成本本、运营成本与维修成本运营成本与维修成本设备的材质、壁厚和结构设备的材质、壁厚和结构具具备备基基本本工工程程力力学学知知识识，了了解解化化工工设设备备常常用用材材料料特特性性及及焊焊接接知知识识，掌握化工设备的设计计算。掌握化工设备的设计计算。第1页/共40页2023/3/192二、主要内容及学时安排二、主要内容及学时安排第一篇第一篇 工程力学工程力学 24 24 学时学时第二篇第二篇 材料与焊接材料与焊接 6 6 学时学时第三篇第三篇 容器设计容器设计 18 18 学时学时第2页/
2、共40页2023/3/193参考书目参考书目1 1、理论力学理论力学上册，哈尔滨工业大学理论力学教研室，高等教育出版社上册，哈尔滨工业大学理论力学教研室，高等教育出版社2 2、材料力学材料力学上册，刘鸿文主编，高等教育出版社上册，刘鸿文主编，高等教育出版社3 3、工程力学工程力学，朱熙然主编，上海交通大学出版社，朱熙然主编，上海交通大学出版社4 4、金属材料及热处理金属材料及热处理，史美堂主编，上海科学技术出版社，史美堂主编，上海科学技术出版社5 5、金属工业学金属工业学上册，范全福主编，高等教育出版社上册，范全福主编，高等教育出版社6 6、化工机械制造化工机械制造，第八章、第九章，姚慧珠、郑
3、海泉编，化学工业出版社，第八章、第九章，姚慧珠、郑海泉编，化学工业出版社第3页/共40页2023/3/194第一篇第一篇 工程力学工程力学理理论论力力学学：研研究究物物体体机机械械运运动动一一般般规规律律材料力学：研究构件承载能力材料力学：研究构件承载能力构件承受荷载能力衡量：构件承受荷载能力衡量：1 1强度：构件抵抗破坏的能力强度：构件抵抗破坏的能力 2 2刚度：构件抵抗变形的能力刚度：构件抵抗变形的能力 3 3稳稳定定性性：构构件件保保持持原原有有平平衡衡形形态态能力能力第4页/共40页2023/3/195第一章第一章 物体的受力分析物体的受力分析及其平衡条件及其平衡条件第一节第一节 力的
4、概念和基本性质力的概念和基本性质一力的概念一力的概念 1 1刚体与变形体刚体与变形体 2 2力是物体间相互的机械作用力是物体间相互的机械作用力的运动效应，由理论力学研究力力的运动效应，由理论力学研究力的三要素：大小，方向，作用点，的三要素：大小，方向，作用点，由材料力学研究力的变形效应。由材料力学研究力的变形效应。第5页/共40页2023/3/196二力学公理二力学公理 1 1、作用与反作用定律、作用与反作用定律2 2、二力平衡定律、二力平衡定律 二力构件和二力杆二力构件和二力杆3 3、力的平行四边形、力的平行四边形法则法则AF1F2F3R1RaaPPyPx第6页/共40页2023/3/197
5、第二节第二节 力矩与力偶力矩与力偶一、力矩一、力矩合力矩定理合力矩定理FdO第7页/共40页2023/3/198二、力偶二、力偶特征：特征：1 1、是是一一个个基基本本的的力力学学量量，不不能能与与一一个力平衡，力偶只能与力偶平衡。个力平衡，力偶只能与力偶平衡。2 2、力力偶偶对对作作用用面面内内任任一一点点之之矩矩与与矩矩心的位置无关，恒等于力偶矩。心的位置无关，恒等于力偶矩。3 3、同同平平面面内内两两力力偶偶等等效效是是力力偶偶矩矩相相等。等。第8页/共40页2023/3/199三三力力的的平平移移Q”QmQ第9页/共40页2023/3/1910四、平面一般力系向一点简化四、平面一般力系
6、向一点简化OF1F2FnOF1F2FnF1F1”m1F2m2FnmnOF1F2m2Fnmnm1RMO第10页/共40页2023/3/1911四、平面一般力系向一点简化四、平面一般力系向一点简化ORMORR”d第11页/共40页2023/3/1912第三节第三节 物体的受力分析物体的受力分析一、约束和约束反力一、约束和约束反力自由体和非自由体自由体和非自由体约束和约束反力：约束和约束反力：方向方向作用点作用点大小大小 平衡方程平衡方程第12页/共40页2023/3/19131 1、柔性体约束（柔索约束）、柔性体约束（柔索约束）绳索，传动带，链条等，忽略刚性，绳索，传动带，链条等，忽略刚性，不计重
7、力，绝对柔软且不可伸长不计重力，绝对柔软且不可伸长特点：只受拉，不受压，不能抗弯矩，特点：只受拉，不受压，不能抗弯矩，限制物体沿柔性体伸长的方向运动。限制物体沿柔性体伸长的方向运动。第13页/共40页2023/3/1914第14页/共40页2023/3/1915第15页/共40页2023/3/19162 2、光滑接触面（线）约束、光滑接触面（线）约束 特特点点：只只受受压压，不不受受拉拉，沿沿接接触触点点处处的的公公法法线线而而指指向向物物体体，一一般般用用NN表示。又叫法向反力。表示。又叫法向反力。忽略摩擦，理想光滑。忽略摩擦，理想光滑。第16页/共40页2023/3/1917第17页/共4
8、0页2023/3/19183 3、铰链约束、铰链约束 第18页/共40页2023/3/1919（1 1）固定铰链支座约束）固定铰链支座约束 第19页/共40页2023/3/1920第20页/共40页2023/3/1921第21页/共40页2023/3/1922第22页/共40页2023/3/1923（2 2）活动铰链支座约束）活动铰链支座约束第23页/共40页2023/3/1924第24页/共40页2023/3/19254 4、固定端约束、固定端约束第25页/共40页2023/3/1926第26页/共40页2023/3/1927第27页/共40页2023/3/1928二、受力图二、受力图例例1
9、-11-1某化工厂的卧式容器，容器总重某化工厂的卧式容器，容器总重量量(包括物料、保温层等包括物料、保温层等)为为QQ，全长为，全长为L L，支座，支座B B采用固定式鞍座，支座采用固定式鞍座，支座C C采采用活动式鞍座。试画出容器的受力图。用活动式鞍座。试画出容器的受力图。第28页/共40页2023/3/1929例例1-21-2焊焊接在钢柱接在钢柱上的三角上的三角形钢结构形钢结构管道支架，管道支架，上面铺设上面铺设三根管道，三根管道，试画出结试画出结构整体及构整体及各构件的各构件的受力图。受力图。第29页/共40页2023/3/1930例例1-3 1-3 刚架自身重力不计，刚架自身重力不计，
10、ACAC上作用载上作用载荷，画出荷，画出ACAC、BCBC及刚架整体的受力图及刚架整体的受力图 第30页/共40页2023/3/1931画受力图的步骤：画受力图的步骤：(1)(1)简化结构，画结构简图；简化结构，画结构简图；(2)(2)选择研究对象，画出作用在其上的全部主选择研究对象，画出作用在其上的全部主动力；动力；(3)(3)根据约束性质，画出作用于研究对象上的根据约束性质，画出作用于研究对象上的约束反力。约束反力。第31页/共40页2023/3/1932第四节第四节 平面力系的平衡方程平面力系的平衡方程式式平面力系平衡的必要与充分条件：力平面力系平衡的必要与充分条件：力系的主矢和对任一点
11、的主矩都等于零。系的主矢和对任一点的主矩都等于零。第32页/共40页2023/3/1933例例1-4 1-4 梁梁ABAB，长，长L=6mL=6m，A A、B B端各作用端各作用一力偶，一力偶，mm1 1=15kN.m=15kN.m，mm2 2=24kN.m=24kN.m，转向如图所示，求支座，转向如图所示，求支座A A、B B的反力。的反力。第33页/共40页2023/3/1934例例1-5 1-5 直杆直杆ABAB与弯杆与弯杆BCBC铰接，已知铰接，已知ABAB杆上有一力偶矩杆上有一力偶矩MM作用，各杆重作用，各杆重力不计。求支座力不计。求支座A A、C C处的约束反力。处的约束反力。第3
12、4页/共40页2023/3/1935例例1-6 1-6 刚架所受荷载、尺寸及支承刚架所受荷载、尺寸及支承情况见图，求支座情况见图，求支座A A及及B B处的反力。处的反力。第35页/共40页2023/3/1936例例1-7 1-7 悬臂梁悬臂梁ABAB作用有均布荷载作用有均布荷载q q，在自，在自由端还受一集中力和一力偶矩为由端还受一集中力和一力偶矩为mm的力的力偶作用，梁长度为偶作用，梁长度为L L。求固定端。求固定端A A的约束的约束反力。反力。第36页/共40页精品课件！第37页/共40页精品课件！第38页/共40页2023/3/1939作作 业业P92 P92 第第5 5题，第题，第6 6题题第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页