第0章-剛體受力分析與其平衡規(guī)律

化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)學(xué)時：48授課教師：石臘梅課程性質(zhì)：專業(yè)必修課《化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)》是一門綜合性的、理論與實(shí)用并重的技術(shù)學(xué)科，是應(yīng)用機(jī)械學(xué)科的理論與技術(shù)服務(wù)于化學(xué)工程的學(xué)科。理論內(nèi)容——桿件、板殼力學(xué)的基礎(chǔ)理論和金屬材料的基本知識，中低壓壓力容器與幾種典型化工設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算；實(shí)用內(nèi)容——較為完整的教學(xué)所需要的壓力容器與化工設(shè)備設(shè)計(jì)資料。要求學(xué)生掌握桿件、平板、回轉(zhuǎn)殼體的基礎(chǔ)理論和金屬材料的基礎(chǔ)知識，熟悉涉及壓力容器設(shè)計(jì)、制造、材料使用和監(jiān)察管理的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。教學(xué)時數(shù)分配第一章，剛體的受力分析及其平衡規(guī)律，3學(xué)時第二章，金屬的力學(xué)性能，3學(xué)時第三章，受拉構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，3學(xué)時第四章，直梁的彎曲，3學(xué)時第五章，圓軸的扭轉(zhuǎn)，3學(xué)時第六章，壓力容器與化工設(shè)備常用材料，3學(xué)時第七章，壓力容器的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力，3學(xué)時第八章，內(nèi)壓容器，3學(xué)時第九章，法蘭連接，2學(xué)時第十章，人孔、手孔、視鏡和液面計(jì)，2學(xué)時第十一章，容器支座，1學(xué)時第十二章，管殼式換熱器，1學(xué)時第十三章，板式塔，2學(xué)時第十四章，反應(yīng)釜，2學(xué)時《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》編寫組，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第二冊），北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社1978。

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4.劉鴻文主編，材料力學(xué)，北京：高等教育出版社，1992。

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社，2000

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12.竺海量編著，金屬材料基礎(chǔ)，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，198113.陳旭俊等編著，金屬腐蝕與防護(hù)基本教程，機(jī)械工業(yè)出版社，1988

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20.中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會編，焊接手冊（1）焊接方法及設(shè)備，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199221.強(qiáng)健，工程焊接實(shí)用手冊，北京：中國計(jì)劃出版社，199622.吳樹雄，電焊條選用指南，第二版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，199623.GB150-98鋼制壓力容器24.JB/T4709-92鋼制焊接容器焊接規(guī)程25.HG20583-1998鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定26.GB/T5117-1995碳鋼焊條

27.GB/T5118-1995低合金鋼焊條

28.GB/T983-1995不銹鋼焊條

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30.成大光主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第三版），第3卷，第13、14、16篇，北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1993

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32.李秀珍等，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（非機(jī)類），北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993

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46.余國琮，化工容器及設(shè)備，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1980

47.董大勤，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，1993

48.顧芳珍、陳國桓主編，化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，天津：天津大學(xué)出版社，199449.刁玉偉等，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，大連：大連理工學(xué)院出版社，1989

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52.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB4710-92《鋼制塔式容器》第一篇工程力學(xué)基礎(chǔ)第0章物體的受力分析及其平衡條件第1章引言第2章軸向拉伸與壓縮教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)第二節(jié)約束和約束反力第三節(jié)分離體和受力圖第四節(jié)力的投影合力投影定理第五節(jié)力矩力偶第六節(jié)力的平移第七節(jié)平面力系的簡化合力矩定理第八節(jié)平面力系的平衡方程第0章物體的受力分析及其平衡條件

教學(xué)重點(diǎn)：約束反力及其特點(diǎn)平面力系的簡化和平衡條件靜力學(xué)問題求解教學(xué)難點(diǎn)：

物體的受力圖第0章物體的受力分析及其平衡條件第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)一、力的概念力是物體間相互的機(jī)械作用。力的三要素：力的大小、方向、作用點(diǎn)。第0章物體的受力分析及其平衡條件二、力的基本性質(zhì)

1、作用與反作用定律:2、二力平衡定律:3、平行四邊形法則:F1F2F等值，反向，共線三、平衡的概念若物體相對于地球靜止或作勻速直線運(yùn)動，則稱物體處廠平衡狀態(tài)．并將作用于該物體力系稱為平衡力系。二力平衡的條件：等值，反向，共線四、加減平衡力系原理在剛體上加上或減去1個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效果。

第二節(jié)約束和約束反力主動力——能主動引起物體運(yùn)動狀態(tài)改變或使物體有運(yùn)動狀態(tài)改變趨勢的力；自由體——能在空間不受限制任意運(yùn)動的物體；非自由體——物體受到其些條件的限制，在某些方向不能運(yùn)動約束——限制非自由體運(yùn)動的裝置或設(shè)施約束的種類：1、柔索約束——繩子、皮帶、鋼絲。只能阻止物體沿柔索伸長方向運(yùn)動，而不能阻止其他任何方向的運(yùn)動?！崴骷s束反力為沿著其中心線而背離物體的拉力2、理想光滑面約束3、圓柱鉸鏈約束鉸支座第三節(jié)分離體和受力圖管子的受力圖水平桿的受力圖第四節(jié)力的投影合力投影定理1、力的投影

(1)一力在互相平行且同向的軸上投影相等；（2）將力平行移動，此力在同一軸上的投影值不變。2、力在直角坐標(biāo)軸上投影XYαFxy03、合力投影定理第五節(jié)力矩力偶力臂矩心力矩=±Fd+-力偶——外用在同一物體上等值、反向、不共線的一對平行力；力偶對剛體只產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)，沒有移動效應(yīng)力偶矩m(F,F’)=±Fd力偶三要素——力偶矩的大小、力偶的轉(zhuǎn)向和力偶的作用面等效力偶——作用在剛體上的兩個力偶的大小和轉(zhuǎn)向完全相同(1)只要保持力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向不變，力偶可在作用面內(nèi)任意移動．而不改變對剛體的作用效果；(2)在保持力偶矩大小和轉(zhuǎn)向不變的條件下，可以任意改變力偶中兩力的大小和力偶臂的長短，而不改變對剛體的作用效果；(3)力偶可以移到與其作用面平行的平面內(nèi)，而不會改變對剛體的作用效果。定理：第六節(jié)力的平移力線平移定理：作用在剛體上的力f可以平行移動到剛體上任一點(diǎn)同時必須附加一個力偶，其力偶矩等于原力F對新作用點(diǎn)的矩。第七節(jié)平面力系的簡化合力矩定理平面力系：力系中所有力的作用線在同一個平面內(nèi)一、平面力系的簡化固定端約束——物體的一部分固嵌于另一物體所構(gòu)成的約束限制移動的反力限制繞嵌入點(diǎn)轉(zhuǎn)動的反力偶二、平面力系簡化結(jié)果的討論R’≠0,M0’≠0三、合力矩定理

平面力系的合力對作用面內(nèi)任一點(diǎn)的矩，等于各分力對同點(diǎn)之矩的代數(shù)和。第八節(jié)平面力系的平衡方程物體在平面力系作用下處于平衡的必要且充分條件是：作用于該物體上力系的主矢量和主力矩對任—點(diǎn)的主矩都等于零。平面匯交力系——平面力系上所有力的作用線匯交于—點(diǎn)本章作業(yè)：活動梯子放在光滑的水平地面上，梯子由BC和AC兩部分組成，每部分各重150N,彼此用鉸鏈C及繩子EF連接，今有一人，重為G=600N，站在D處，尺寸如圖所示，試求繩子的拉力及A、B兩處的約束反力。AB=AC=2mCD=AE=BF=0.6m夾角為75本章