《過程容器設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

1、過程容器設(shè)計(jì)教學(xué)大綱Process Vessel Design制訂單位：機(jī)械工程學(xué)院化機(jī)系適用專業(yè)：過程裝備與控制工程執(zhí)筆人：任建民使用年級： 06-08 級一、課程性質(zhì)和教學(xué)目的課程性質(zhì)：過程裝備與控制工程專業(yè)核心課程。教學(xué) 目 的 ：使 學(xué)生 掌握過程容器設(shè)計(jì)的基本原理和方法，并要求學(xué)生能夠采用合理的方法對過程容器主要另部件進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性校核，能夠從材料、 強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、制造、檢驗(yàn)等方面對以上的工程設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合分析。二、課程教學(xué)內(nèi)容1第一章壓力容器導(dǎo)言1 1壓力容器總體結(jié)構(gòu)1 2壓力容器分類1 3壓力容器標(biāo)準(zhǔn)2第二章壓力容器應(yīng)力分析2 1回轉(zhuǎn)薄殼應(yīng)力分析2 2厚壁圓筒應(yīng)力分析2 3平板

2、應(yīng)力分析2 4殼體的穩(wěn)定性分析2 5典型局部應(yīng)力3 第三章壓力容器材料及環(huán)境和時(shí)間對其性能的影響3 1壓力容器材料3 2壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響3 3環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響3 4壓力容器材料的選擇4第四章壓力容器設(shè)計(jì)4 1概述4 2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4 3常規(guī)設(shè)計(jì)4 4分析設(shè)計(jì)14 5疲勞分析三、課程教學(xué)基本要求1了解壓力容器的總體結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外主要壓力容器規(guī)范，掌握壓力容器的分類。2掌握回轉(zhuǎn)殼體幾何特性的基本定義及主曲率半徑的計(jì)算，熟練運(yùn)用無力矩理論的基本方程計(jì)算典型殼體的薄膜應(yīng)力，正確理解無力矩理論的應(yīng)用條件、不連續(xù)效應(yīng)的概念、不連續(xù)分析的基本方法和不連續(xù)應(yīng)力的特性。3. 熟悉厚壁圓筒在

3、內(nèi)壓作用下應(yīng)力的計(jì)算及應(yīng)力基本特征，掌握厚壁圓筒溫差應(yīng)力的分布規(guī)律， 正確判斷壓力與溫差同時(shí)作用時(shí)組合應(yīng)力危險(xiǎn)點(diǎn)的位置，理解彈塑性應(yīng)力的概念及提高屈服承載能力的措施，掌握屈服、爆破壓力計(jì)算公式。4. 理解薄板彎曲理論的基本假設(shè)及其含義，了解求解圓板軸對稱彎曲問題的基本原理和步驟，掌握圓平板在常用邊界條件和幾種簡單載荷作用下的應(yīng)力和撓度計(jì)算，了解用疊加法對實(shí)際容器結(jié)構(gòu)中環(huán)板彎曲應(yīng)力的計(jì)算方法。5. 了解外壓容器失穩(wěn)破壞的特點(diǎn)，掌握彈性失穩(wěn)、非彈性失穩(wěn)、臨界壓力、臨界長度等概念及典型受載條件下圓筒臨界壓力（或應(yīng)力）的計(jì)算公式。一般了解其他回轉(zhuǎn)薄殼的臨界壓力計(jì)算。6. 了解局部應(yīng)力的計(jì)算方法，正確理

4、解殼體開孔接管產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因， 并能計(jì)算某些典型載荷作用下的球殼、圓柱殼與接管連接處的應(yīng)力集中系數(shù)或最大應(yīng)力，掌握降低局部應(yīng)力的措施。7掌握壓力容器常用鋼材的類型特點(diǎn)，一般了解有色金屬和非金屬材料。8. 理解應(yīng)變硬化、冷加工和熱加工、各向異性、應(yīng)變時(shí)效、焊接應(yīng)力與變形等概念，熟悉減少焊接應(yīng)力和變形的措施、焊接接頭常見的缺陷及檢驗(yàn)方法。9 了解環(huán)境因素對壓力容器用鋼性能帶來的影響，掌握蠕變、回火脆化、氫腐蝕和氫脆等概念及應(yīng)力腐蝕的特征、常見形式和預(yù)防措施。10 了解壓力容器用鋼的基本要求及選材應(yīng)考慮的因素。11 了解壓力容器的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)條件。12 了解壓力容器的失效形式和失效設(shè)

5、計(jì)準(zhǔn)則。13 掌握常規(guī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想、彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、內(nèi)壓圓筒的強(qiáng)度計(jì)算、設(shè)計(jì)參數(shù)確定、外壓圓筒圖算法的原理和加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算、各種封頭的力學(xué)特性及合理選用、法蘭連接的密封設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算的沃特斯法、開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)、壓2力試驗(yàn)，了解高壓密封的形式和特點(diǎn)、安全泄放裝置的原理和形式及焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些問題。14了解分析設(shè)計(jì)的基本思路，掌握應(yīng)力分類、應(yīng)力強(qiáng)度及其計(jì)算的步驟、應(yīng)力強(qiáng)度的限制。15. 一般了解疲勞分析四、課程教學(xué)環(huán)節(jié)課程教學(xué)環(huán)節(jié)包括：課堂講授、作業(yè)、工程設(shè)計(jì)舉例、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)。（一）課 堂講授著重講授壓力容器設(shè)計(jì)的基本原理和方法，盡可能采用多媒體教學(xué)手段，增加信息量、提高教學(xué)效果， 在講授

6、設(shè)計(jì)方法時(shí)，盡可能貼近 現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的需要。（二）作業(yè)通過作業(yè)幫助同學(xué)理解掌握基本原理，并培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基本原理解決實(shí)際問題的能力。（三）工程設(shè)計(jì)舉例通過引入工程設(shè)計(jì)實(shí)例，幫助同學(xué)樹立工程概念，熟悉有關(guān)壓力容器規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，正確理解和掌握安全性、經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計(jì)、材料、制造、檢驗(yàn)之間的辨證關(guān)系。（四）實(shí)驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)使同學(xué)掌握壓力容器應(yīng)力分析的一種基本方法以及典型壓力容器的失效形式，培養(yǎng)同學(xué)的科學(xué)態(tài)度和實(shí)踐技能。（五）實(shí)習(xí)通過實(shí)習(xí)使學(xué)生了解壓力容器基本結(jié)構(gòu)及制造檢驗(yàn)的全過程，為更好地學(xué)習(xí)專業(yè)課程及走向工作崗位打下基礎(chǔ)。（六）考核方式為調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，采用期末考試和平時(shí)考核相結(jié)

7、合的考核方式。總成績?yōu)?00 分，其中期末考試占80%，出勤、作業(yè)、測驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)占20%。五、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工壓力容器設(shè)計(jì)涉及力學(xué)、材料學(xué)、制造工藝學(xué)等諸多方面，因此學(xué)習(xí)該課程必須先修機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)壓力容器設(shè)計(jì)也是過程設(shè)備設(shè)計(jì)的重要組成部分。3六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及其要求1. 內(nèi)壓容器應(yīng)力測定實(shí)驗(yàn)掌握電 阻應(yīng)變儀測量應(yīng)變及計(jì)算應(yīng)力的原理及方法，了解壓力容器 應(yīng)力的分布規(guī)律。2. 外壓容器失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)了解外壓容器失穩(wěn)破壞現(xiàn)象及破壞后的形態(tài)，驗(yàn)證臨界壓力理論計(jì)算公式。3. 內(nèi)壓容器爆破實(shí)驗(yàn)測定爆破壓力并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，觀察斷口形貌并作宏觀分析。七、建議學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容建議學(xué)時(shí)備注壓力容器導(dǎo)言4壓力容器應(yīng)力分析20壓力容器材料及環(huán)境和時(shí)6間對其性能的影響壓力容器設(shè)計(jì)24習(xí)題課4根據(jù)學(xué)習(xí)狀況安排實(shí)驗(yàn)6八、建議教