化工机械基础教案.doc

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1、上海应用技术学院教案（首页）20092010学年 第1学期主讲教师朱柳娟院(系)部机电学院教 研 室过程装备与控制职 称讲师学 历研究生课程名称化工机械基础课程性质学科专业基础课课程序号6490课程代码B授课专业应用化学总 学 时48讲授44实验2上机其它2学 分3教学目的与要求本课程是一门综合性的机械类课程，通过学习使学生掌握基本力学和金属材料知识，具备设计带压化工设备和对在用压力容器进行强度、稳定校核的能力，并了解压力容器监察管理法规，在今后工作中遵守实施。教学重点与难点本课程教学重点在基本力学和金属材料知识，带压化工设备的设计和校核。难点在于带压化工设备的设计和校核。教 材与参考书化工设

2、备机械基础，赵军等，化学工业出版社，2008年；过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； 化工容器设计，王志文，化学工业出版社，1998；化工设备设计基础，周志安，化学工业出版社，2001；GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，1998。材料力学，刘鸿文，高等教育出版社，2004年；上海应用技术学院教案周次 1 第 1 次课 学时 2 授课时间 2009年9月15日 章节名称1.物体的受力分析和静力平衡方程1.1静力学基本概念（掌握）1.2约束和约束反力（掌握）1.3分离体和受力图（掌握）本次授课目的与要求目的：1使学生掌握力、刚体、平衡等静力学基本概念。2使学生掌握约束和

3、约束反力概念。3使学生学会画受力图。要求：1掌握力、刚体、平衡等静力学基本概念。2掌握约束和约束反力概念。3学会画受力图。本次教学重点与难点重点：1力、刚体、平衡等静力学基本概念。2约束和约束反力概念。3学会画受力图。难点：学会画受力图。授课方法与手段结合实物，课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配1.1静力学基本概念（掌握）（30分钟）力的概念及作用形式力：物体间相互的机械作用，单位：N，KN，力是矢量，F或F表示，既有大小又有方向力的三要素：大小，方向，作用点按力的作用方式分类可分为：表面力和体积力（eg.重力，磁力）按作用面积大小可分为：集中力和分布力（KN/m）刚体的概念刚体：在任何情况

4、下都不发生变形的物体。它是抽象化概念，是一种变形很小情况下的理想模型。静力学中主要研究物体所受力系的简化及平衡条件，不研究变形，故可视为刚体。平衡的概念平衡状态：物体相对于地球静止或作匀速直线运动时的状态。是物体机械运动的特殊情形。并将作用于该物体上的力系称为平衡力系。平衡力系：物体处于平衡状态时的力系。二力平衡原理（公理）：作用于刚体上的两个力平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上（等值、反向、共线）二力构件：只受两力作用且处于平衡的构件，特点是：两力必沿作用点的连线。加减平衡力系原理（公理）：在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原

5、力系对刚体的作用效应。力的可传性原理：作用于刚体上的力，可沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变它对刚体的作用效应。故作用于刚体上力的三要素是大小、方向、作用线。作用和反作用定律作用和反作用定律：两物体间相互作用的力总是大小相等，作用线相同而指向相反，分别作用在这两个物体上。（重力与支持力）作用于与反作用力不能与两力平衡中的一对平衡力混淆。1.2约束和约束反力（掌握）（30分钟）自由体：能在空间作任意位移的物体，eg.飞机、火箭、卫星等。非自由体：位移受到某些限制的物体，eg.悬挂着的灯。主动力：能使物体运动或有运动趋势的力，eg.重力、电磁力、风力等，工程上也称为载荷。约束：阻碍非自由体运动

6、的限制条件，eg.绳索就是灯的约束，铁轨是火车的约束。约束反力：约束对物体的作用力，eg.T就是绳索对灯的约束反力。典型（平面）约束类型：柔性体约束：绳子、链条、皮带、钢丝等柔性物体。绳索对物体的约束反力，作用点在接触点，方向沿绳索的中心线，而背离物体，eg.光滑面约束：物体接触面上的摩擦力相比其他力很小，可忽略不计，这样的接触面为光滑面，不能限制切向方向运动，只能限制法向，其约束反力：沿接触面在接触点处的公法线且指向物体。圆柱铰链约束：如图,只限制两构件的相对移动，不限制相对转动，其约束反力为X、Y即通过销钉中心，沿接触点法线方向的约束反力。用圆柱铰将构件与底座连接起来，构成铰支座。可分为：

7、固定铰支座，如图1-8a，可动铰支座，如图1-9a。固定端约束：物体的一部分固嵌与另一物体所构成的约束，eg.电线杆等，图1-20(a)。固定约束反力有三个，X、Y、m。1.3分离体和受力图（掌握）（30分钟）分离体：把研究对象从周围物体的约束中分离出来，成为自由体，此对象即为分离体。受力图：单独画出物体轮廓，将作用在它上面的主动力与约束反力画在上面得到的图。画受力图的步骤：确定研究对象，并将其从周围物体的约束中分离出来，即取分离体（先取二力杆）画已知力，如外力（载荷），重力等。画约束反力。根据约束类型，画出约束反力。例：1-1，1-2作业布置本章习题15课外复习、预习内容安排预习：1.4力的

8、投影 合力投影定理（掌握）1.5力矩 力偶（掌握）1.6力的平移（掌握）1.7平面力系的简化 合力矩定理（掌握）主要参考文献资料过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； 化工容器设计，王志文，化学工业出版社，1998；化工设备设计基础，周志安，化学工业出版社，2001；GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，1998。化工轻工机械设计基础，陈经梅等，浙江大学出版社，1994年工程力学（上）、（下），张新占等，西北工业大学出版社，2001年备注上海应用技术学院教案周次 1 第 2 次课 学时 2 授课时间 2009年9月18日 章节名称1.物体的受力分析和静力平衡方程1.4力的

9、投影 合力投影定理1.5力矩 力偶1.6力的平移 1.7平面力系的简化 合力矩定理本次授课目的与要求目的：1使学生掌握合力投影定理。2使学生掌握力矩、力偶和力的平移。3使学生掌握力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。要求：1掌握合力投影定理。2掌握力矩、力偶和力的平移。3掌握力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。本次教学重点与难点重点：1合力投影定理。2力矩、力偶和力的平移。3力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。难点：力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。授课方法与手段结合实物，课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配1.4力的投影 合力投影定理（20分钟）力的投影概念力F在x（y）轴上的投影：

10、从力F的起点A，终点B向ox（oy）轴作垂线得垂足a、b，线段ab称力F在x（y）轴上的投影，x（y）=Fcosr力在坐标轴上的投影的特性：a.标量 b.符号，ab与x轴同向为正 c.平行力且等值时在坐标轴上投影相同 d.力平行移动后投影值不变力在直角坐标轴上投影 合力投影定律合力：若一个力对刚体的作用效果与一个力系等效，则此力称为该力系的合力，该力系中的各个力称为此合力的分力。合力投影定律：合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。1.5力矩 力偶（20分钟）力矩：力的大小和力臂的乘积。力偶：大小相等、作用相平行的两个反向力组成的力系。力偶矩：力的大小和力偶臂的乘积。力偶的性质

11、：力偶无合力、力偶与位置无关、力偶矩大小转向不变时、力偶系可由力偶代替。力偶与力偶矩力偶作用面：力偶中两力所在的平面。力偶臂：两力作用线间的垂直距离，以d表示。力偶的特点：对刚体只产生转动效应而没有移动效应，力偶不能与一个力等效或平衡，只能被力偶平衡。力偶矩：以乘积F.d作为度量力偶对物体的转动效应的物理量，记作m（F，F）或m=+-F.d，力偶矩为代数量，力偶矩转向为逆时针时为正，单位N.m（KN.m）与力矩同。力偶中两力对其作用面内任一点的矩的代数和恒等于力偶矩。力偶的三要素：力偶矩的大小、转向、作用平面-a.大小转向不变，力偶可在平面内任意移动或改变F、d的大小。C.力偶可移到与作用平面

12、平行的平面内而不改变其作用效果。1.6力的平移（20分钟）力的平移定理：作用在刚体上的力可平行移动到刚体内任一点，但必须同时附加一个力偶，其力偶矩等于原力F对平移点的矩。1.7平面力系的简化 合力矩定理（20分钟）平面力系的简化平面力系：各力的作用线都分布在同一平面内，既不汇交于同一点，又不完全平行。平面力系向其作用面内任一点简化，得到主矢R和主矩Mo。平面力系简化结果讨论：若R0，Mo=0，则原力系简化为一个合力R，并通过简化中心的原力系的合力。若R=0，Mo0，则原力系简化为一个力偶，力偶矩等于原力系对简化中心的主矩，与简化中心位置无关。若R0，Mo0，则此力系可进一步简化为一个合力，使d

13、=Mo/R，转移力偶。若R=0，Mo=0，则原力系为平衡力系合力矩定理合力矩定理：当平面力系可以合成为一个合力时，则其合力对于作用点内任一点的矩，等于力系中各分力对同一点的矩的代数和。例：1-3，1-4作业布置 本章习题6、7、8课外复习、预习内容安排复习：1.1静力学基本概念、1.2约束和约束反力、1.3分离体和受力图预习：1.8平面力系的平衡方程主要参考文献资料过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，1998。化工轻工机械设计基础，陈经梅等，浙江大学出版社，1994年工程力学（上）、（下），张新占等，西北工业大学出版社，2001年

14、备注作业问题：1 受力图中约束没有去掉2 二力杆概念不是很清楚3 图要用尺子去画4 内力要去掉上海应用技术学院教案周次 2 第 3 次课 学时 2 授课时间 2009年9月25日 章节名称1.物体的受力分析和静力平衡方程1.8平面力系的平衡方程本次授课目的与要求目的：1使学生掌握平面力系的平衡方程。 2复习上节学到的力学基本概念，求解平衡系统的约束反力。要求：学会利用平面力系的平衡方程求解约束反力。本次教学重点与难点重点：平面力系的平衡方程。难点：利用平面力系的平衡方程求解约束反力。授课方法与手段结合实物，课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配1.8平面力系的平衡方程物体在平面力系作用下处于平衡

15、的充分必要条件：若主矢量R=0，主矩M=0，则为平衡力系（15分钟）例1-5（15分钟）注意教材中文字描述和图中的P和F要一致。 首先要看懂题目 约束的种类？外力的数目和性质？ 构件的自重有否要考虑？坐标轴的选取？ 约束反力方向的选取？从计算结果来看，各力方向与实际方向是否一致。例1-6（15分钟）简化模型 翻倒的条件？例1-7（15分钟）回忆金工实习时的车床加工工艺。顶针。 注意固定端约束的特点例1-8（15分钟）刚体系的概念：由若干个刚体通过适当的连接方式所构成的系统。刚架自重往往不计。例1-9（15分钟）对于同时受到横力和弯矩的系统，与简单系统求解方法相同，只是繁琐一些。 有时会遇到静不

16、定问题，只通过平衡方程无法求解。 通过平衡方程，变形协调方程和物理方程（虎克定律）。求解物体平衡问题的解题方法和步骤：1 确定研究对象，取分离体，画受力图。注意刚体之间作用力与反作用力之间的关系。2 选取合适的坐标轴，列静力平衡方程。为例便于计算，坐标轴的方位应尽量与较多的力平行或垂直；矩心尽量选在未知力作用线的交点上。3 解平衡方程，求解未知力。 作业布置 本章习题9、10课外复习、预习内容安排复习：1.4力的投影合力投影定理1.5力矩力偶1.6力的平移1.7平面力系的简化 合力矩定理预习：1.9空间力系主要参考文献资料过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； GB150-1998钢

17、制压力容器，国家技术监督局，1998。化工轻工机械设计基础，陈经梅等，浙江大学出版社，1994年工程力学（上）、（下），张新占等，西北工业大学出版社，2001年备注作业问题：注意解题步骤上海应用技术学院教案周次 3 第 4 次课 学时 2 授课时间 2009年9月29日 章节名称1.物体的受力分析和静力平衡方程 1.9空间力系 习题课本次授课目的与要求目的：1使学生掌握平面力系的平衡方程。 2复习上节学到的力学基本概念，求解平衡系统的约束反力。要求：学会利用平面力系的平衡方程求解约束反力。本次教学重点与难点重点：平面力系的平衡方程。难点：利用平面力系的平衡方程求解约束反力。授课方法与手段结合实

18、物，课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配1.9空间力系（15分钟）若作用在物体的力系中各力的作用线不在同一平面内，则称该力系为空间力系。一、力在直角坐标轴上的投影一次投影法 二次投影法合力投影定理同样适用于空间力系。二、力对轴的矩合力矩定理同样适用于空间力系。三、空间力系的平衡方程例1-10（15分钟）习题讲解：习题1-1（5分钟）柔性约束： 理想光滑面约束：约束反力应通过接触点并沿该点的公法线方向指向所研究的物体。习题1-2（5分钟）简化模型习题1-3（5分钟）圆柱铰链约束：A点固定铰支座、B点可动铰支座习题1-4（5分钟）止推爪AB为二力杆。习题1-5（5分钟）钢绳为柔性约束，约束反力为沿

19、着钢绳而被离物体的拉力。习题1-6（5分钟）确定牵引力方向 列平衡方程习题1-7（5分钟）取分离体、画受力图、取坐标轴、列平衡方程习题1-8（5分钟）求螺栓受到的横向力，去工件为研究对象。注意约束反力的方向。习题1-9（5分钟）实际构件，抽象力学模型。习题1-10（5分钟）杆BC为二力杆。作业布置 本章习题11、12、13、14课外复习、预习内容安排复习：1.8平面力系的平衡方程预习：2.拉伸、压缩与剪切主要参考文献资料过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，1998。化工轻工机械设计基础，陈经梅等，浙江大学出版社，1994年工程力学

20、（上）、（下），张新占等，西北工业大学出版社，2001年备注作业问题：注意解题步骤上海应用技术学院教案周次 3 第 5 次课 学时 2 授课时间 2009年10月2日 章节名称2.拉伸、压缩与剪切2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力2.4轴向拉伸与压缩时的变形2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能2.6拉伸和压缩的强度计算本次授课目的与要求目的：1使学生掌握直杆轴向拉伸及压缩的内力和应力的求解。2使学生掌握直杆轴向拉伸和压缩时的变形的求解。要求：1使学生掌握直杆轴向拉伸及压缩的内力、应力和变形的求解。本次教学重点与难点重点：直杆轴

21、向拉伸及压缩应力的求解。难点：直杆轴向拉伸及压缩应力的求解。授课方法与手段结合实物，多媒体课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例（15分钟）本章讨论力对物体的内效应，及研究在外力作用下产生的内力和变形，以解决设计时构件的强度、刚度及稳定性问题。2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力（15分钟）轴向拉伸、轴向压缩拉力，符号为正；压力，符号为负。2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力（15分钟）应力：单位面积上的内力。2.4轴向拉伸与压缩时的变形（15分钟）研究力的内效应时，把构件视为可变形的固体，并且只讨论构件的小变形情况。构件在不同力的作用下，会产生不同的变形。应变试

22、验表明：横向变形系数、泊松比 虎克定律、弹性模量、抗拉刚度2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能（15分钟）2.6拉伸和压缩的强度计算（15分钟）例题2-3、2-4、2-5作业布置本章习题1、2、3课外复习、预习内容安排复习：3.3平面一般力系的简化与平衡3.4平面一般力系的平衡条件和平衡方程预习：4.3材料的机械性能4.4杆件在拉伸及压缩时的强度计算主要参考文献资料过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； 化工容器设计，王志文，化学工业出版社，1998；化工设备设计基础，周志安，化学工业出版社，2001；GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，1998。备注作业问题：及时消化解

23、决难点，不留尾巴。上海应用技术学院教案周次 4 第 6 次课 学时 2 授课时间 2009年10月10日 章节名称2.拉伸、压缩与剪切2.7应力集中的概念2.8剪切与挤压的实用计算本次授课目的与要求目的：1使学生了解应力集中的概念。2使学生掌握剪切与挤压的实用计算。要求：1了解应力集中的概念。2掌握剪切与挤压的实用计算。本次教学重点与难点重点：1应力集中的概念。2剪切与挤压的实用计算。难点：剪切与挤压的实用计算。授课方法与手段结合实物（拉伸试件、冲击试件、外压圆筒试件等），多媒体课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配2.7应力集中的概念（15分钟）等截面直杆应力均匀分布，但当截面有突变时，如有切

24、口、圆孔、螺纹等，应力不再均匀分布，如图开有圆孔的薄板，应力急剧变化，这种因构件截面尺寸突然变化而引起的局部应力急剧增大的现象称为应力集中。应力集中截面上的最大应力与平均应力称为应力集中系数，反映了应力集中的程度。故设计结构时应尽量避免带尖角的孔、槽等，尖角应用圆角过渡各种材料对应力集中的敏感程度不同（1）塑性材料制成的零件在静载下可以不考虑应力集中的影响。（2）脆性材料：组织均匀材料，因无屈服阶段，该处断裂，导致截面破坏故静载荷时应考虑k。组织粗糙材料，eg铸铁，内部不均匀缺陷为产生应力集中的主要因素，而孔、槽成为次要因素。它对构件的承载能力没有明显的影响。当零件受周期性载荷或冲击载荷时，不

25、论是塑性材料与脆性材料，应力集中对构件强度有影响。2.8剪切与挤压的实用计算（75分钟）一、 剪切的实用计算（15分钟）剪切问题的受力特点：作用在构件两侧的横向力方向相反，作用线相近剪切问题的变形特点：两力间的横截面发生相对错动或相对错动趋势，m-m为剪切面用截面法沿剪切面截开，可能与截面相切的内力Q，称为剪力，可用平衡方程求解。剪应力：对剪切构件用单位面积上平行于截面的内利来衡量内力的集度，单位MPa。用公式求得的为名义剪应力（实际剪应力在截面上分布不均匀）或平均剪应力。剪切强度计算二、 挤压的实用计算（15分钟）剪切构件除受到剪切外还受到挤压作用，作用在作用面上的压力称挤压力，用p表示，即

26、压力的作用面称挤压面。材料的许用挤压应力。挤压面为平面时，挤压面积Ap等于挤压面；当挤压面为圆柱时，挤压面积Ap为圆柱投影面积。例2-6（25分钟） 例2-7（20分钟）作业布置 本章习题7、8课外复习、预习内容安排复习：2.拉伸、压缩与剪切 预习：3.扭转主要参考文献资料三、 过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； 四、 化工容器设计，王志文，化学工业出版社，1998；五、 化工设备设计基础，周志安，化学工业出版社，2001；六、 GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，1998。备注除作业题以外，应将课后习题掌握，最好用习题集加深理解。上海应用技术学院教案周次 5 第

27、7 次课 学时 2 授课时间 2009年10月13日 章节名称3.扭转本次授课目的与要求目的：1使学生掌握扭转的概念和实例。2使学生掌握扭转时外力和内力的计算。3使学生掌握圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。要求：1掌握扭转的概念和实例。2掌握扭转时外力和内力的计算。3掌握圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。本次教学重点与难点重点：1掌握扭转的概念和实例。2掌握扭转时外力和内力的计算。3掌握圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。难点：圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。授课方法与手段 结合实物，课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配3.1扭转的概念和实例（掌握）（15分钟）扭转是杆件的又一

28、种基本变形形式。扭转的受力特点：外力为一组外力偶，且力偶的作用面垂直于杆件的轴线。扭转的变形特点：杆件的任意两个横截面绕轴线相对转过一个角度，此角称相对扭转角AB，表示截面B对截面A的相对扭转角。3.2扭转时外力和内力的计算（掌握）（15分钟）一、 外力偶矩的计算工程实际中，作用于轴上的外力偶矩m往往不直接给出，经常给出的轴的功率N和转速n，力偶m=9550N/n。单位N.m。N单位kw，n单位rpm二、 扭转和扭矩图用截面法计算轴内力-扭矩T，步骤：截，取，平衡方程求T，画扭矩图T的符号规定：右手螺旋法则。例：3-13.3纯剪切（掌握）（15分钟）一、 薄壁圆筒扭转时的剪应力二、 剪应力互等

29、定理 = 相互垂直的两个截面上剪应力成对出现，且数值相等；两者都垂直于两平面的交线且方向相背或相知。 剪应力符号判断三、 剪应变、剪切胡克定律=G，G为剪切弹性模量，MPa，剪应变，无量纲。3.4圆轴扭转时的应力（掌握）（15分钟）从变形几何关系、应力应变关系、静力学关系，可推导出圆轴扭转横截面上任一点的剪应力p计算公式：=T/Ip 为横截面任一点半径，T-扭矩，Ip=(D2-d2)/32,称为极惯性矩.当=D/2时, max=T(D/2)/ Ip=T/Wt Wt= Ip/(D/2) Wt为抗扭截面模量.3.5圆轴扭转时的强度条件（掌握）（15分钟）前面已经得到,圆轴扭转时横截面上的最大剪应力

30、在截面的周边上.圆轴扭转时的强度条件为：max= T/Wt=塑性材料：=（0.50.6） 脆性材料：=（0.81.0）强度条件公式工程上可用来进行强度校核、截面设计、确定许用载荷。例：3-2，3-33.6圆轴扭转时的变形和刚度条件（掌握）（15分钟）一、 圆轴扭转时的变形圆轴扭转变形的标志是两个横截面间的相对扭转角。相对扭转角=Tl/GIp T扭矩 l-截面间距 GIp抗扭刚度圆轴扭转时的刚度条件=Tmax/ GIp ：单位长度许用扭转角 度/米 弧度/米 例：3-4作业布置 本章习题1、2、3课外复习、预习内容安排 复习：2.拉伸、压缩与剪切 预习：4.弯曲主要参考文献资料过程设备设计，郑津

31、洋，化学工业出版社，2005； 化工设备设计基础，周志安，化学工业出版社，2001；GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，1998。工程力学（上）、（下），张新占等，西北工业大学出版社，2001年备注上海应用技术学院教案周次 5 第 8 次课 学时 2 授课时间 2009年10月16日 章节名称4.弯曲 4.1弯曲的概念和实例（掌握）4.2剪力和弯矩（掌握）4.3剪力图和弯矩图（掌握）本次授课目的与要求目的：1使学生掌握弯曲的概念和实例。2使学生掌握剪力和弯矩的求解。3使学生掌握作剪力图和弯矩图。要求：1掌握弯曲的概念和实例。2掌握剪力和弯矩的求解。3掌握作剪力图和弯矩图。本次教学

32、重点与难点重点：1弯曲的概念和实例。2剪力和弯矩的求解3剪力图和弯矩图。难点：剪力和弯矩的求解。授课方法与手段 结合实物，课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配4.1弯曲的概念和实例（20分钟）弯曲时工程实际中最常见的一种基本变形形式。弯曲杆件的受力特点：外力垂直于杆的轴线；变形特点：轴线从直线变为曲线；以弯曲变形为主的杆件称为梁。平面弯曲。P49图4-5，所有外力均垂直于梁的轴线并作用于纵向对称面，变性后梁的轴线在纵向对称面内弯曲成一条平面曲线，这种弯曲变形成为平面弯曲，梁可用轴线代替，梁的横截面形状如图4-4等。作用在梁上的外力可简化为集中力、集中力偶和分布载荷三种。梁的约束方式有固定铰、可

33、动铰和固定端约束。静定梁，梁的支座反力仅用静力平衡方程便可全部求出的梁，有a简支梁图4-6a，b.外伸梁图4-6bc c.悬臂梁图4-6d 力的简化如图4-1.24.2剪力和弯矩（25分钟）用截面法求静定梁的内力-剪力和弯矩 步骤：（1）用静力学方程求支座反力 ；（2）用截面法求内力；例4-1简支梁受集中力作用4.3剪力图和弯矩图（45分钟）Q=Q（x）-剪力方程，剪力沿梁变化的曲线为剪力图M=M（x）-弯矩方程，弯矩沿梁变化的曲线为弯矩图剪力图和弯矩图的规律：5个例4-2悬臂梁在自由端受集中力P的作用由弯矩图可见，绝对值最大弯矩位于固定端B处。例4-3简支梁受均布载荷作用弯矩方程一阶导数为零

34、取得极值。由图可见，绝对值最大的弯矩位于梁的中部。例4-4简支梁受集中力作用注意剪力突变。例4-5简支梁受集中力偶作用注意弯矩突变。例4-6外伸梁受均布载荷和集中力偶作用总结规律九九重阳叠加法作业布置1按照梁的支撑方式不同，把梁抽象简化为哪三种形式？2 剪力和弯矩的符号是如何规定？本章习题1（a）（b）（c）（d）课外复习、预习内容安排复习：3.扭转 预习：4.4纯弯曲时梁横截面上的正应力4.5惯性矩计算4.6弯曲正应力强度条件主要参考文献资料过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； 化工设备设计基础，周志安，化学工业出版社，2001；GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，

35、1998。备注上海应用技术学院教案周次 6 第 9 次课 学时 2 授课时间 2009年10月23日 章节名称4.弯曲4.4纯弯曲时梁横截面上的正应力（掌握）4.5惯性矩的计算（掌握）4.6弯曲正应力的强度条件（掌握）本次授课目的与要求目的：1使学生掌握纯弯曲时梁横截面上的正应力概念。2使学生掌握惯性矩的计算。3使学生掌握弯曲正应力的强度条件。要求：1掌握纯弯曲时梁横截面上的正应力概念。2掌握惯性矩的计算。3掌握弯曲正应力的强度条件。本次教学重点与难点重点：1纯弯曲时梁横截面上的正应力。2惯性矩的计算。3弯曲正应力的强度条件。难点：弯曲正应力的强度条件。授课方法与手段 结合实物，课堂讲授。基本

36、教学内容提要及时间分配4.4纯弯曲时梁横截面上的正应力（30分钟）（掌握）梁上一般有内力Q与M，即存在与，但一般为次要因素，主要为，故考虑纯弯曲 。一、平面假设和变形几何关系二 物理关系和应力分布 胡克定律三 静力学关系4.5惯性矩的计算（掌握）（30分钟）一 简单截面图形的惯性矩（矩形截面、圆形及圆环形截面）矩形截面二 组合截面图形的惯性矩，平行移轴公式4.6弯曲正应力的强度条件（掌握）（30分钟） 例题4-8工字钢的抗弯截面系数查国家标准GB/T706-1988例题4-9由于横截面对中性轴不对称，分别计算B截面和D截面的拉应力由于许用压应力与许用拉应力不同，分别计算B截面和D截面的压应力作

37、业布置本章习题 2、3 课外复习、预习内容安排复习：4.1弯曲的概念和实例（掌握）4.2剪力和弯矩（掌握）4.3剪力图和弯矩图（掌握）预习：4.7梁弯曲时切应力（了解）4.8弯曲变形（了解）4.9提高粱弯曲强度和刚度措施（了解）主要参考文献资料过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； 化工容器设计，王志文，化学工业出版社，1998；化工设备设计基础，周志安，化学工业出版社，2001；GB150-1998钢制压力容器，国家技术监督局，1998。工程力学（上）、（下），张新占等，西北工业大学出版社，2001年备注上海应用技术学院教案周次 7 第 10 次课 学时 2 授课时间 2009年1

38、0月27日 章节名称4.7梁弯曲时切应力4.8弯曲变形4.9提高粱弯曲强度和刚度措施本次授课目的与要求目的：1使学生掌握纯弯曲时梁横截面上的切应力概念。2使学生掌握梁的弯曲变形。3使学生掌握提高粱弯曲强度和刚度措施。要求：1掌握梁的弯曲变形概念。2掌握提高粱弯曲强度和刚度措施。本次教学重点与难点重点：1提高粱弯曲强度和刚度措施。难点：梁的刚度校核。授课方法与手段 结合实物，课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配4.7 梁弯曲时的切应力几种常见截面梁上弯曲切应力的大致分布规律及最大切应力。（1）矩形截面梁（2）工字形截面梁（3）圆形截面梁4.8 弯曲变形工程中的梁除了要满足强度条件之外，对弯曲变形

39、也有一定的限制。根据工程实际中的需要，为了限制或利用构件的变形，必须研究梁的变形规律。4.8.1 挠曲线 挠度和转角4.8.2 挠曲线的近似微分方程梁的挠曲线近似微分方程。求梁变形的方法通常称为积分法。4.8.3 用叠加法求梁的变形4.8.4 梁的刚度校核4.9 提高粱弯曲强度和刚度的措施4.9.1 合理安排梁的受力情况1.采取适当地分散载荷。2.采用合理布置梁的支座4.9.2 选择合理的截面形状由弯曲正应力强度条件看，梁横截面的抗弯截面系数Wz越大，粱的强度就越高。工字形或槽形截面最经济合理，圆形截面最差。从弯曲刚度角度看，在同等截面面积条件下，工字形和槽形截面比矩形和圆形截面有更大的惯性矩

40、，因而可提高梁的弯曲刚度。需要指出的是，弯曲变形还与材料的弹性模量有关。作业布置本章习题 2、3 课外复习、预习内容安排复习：4.4纯弯曲时梁横截面上的正应力4.5惯性矩的计算4.6弯曲正应力的强度条件预习：5 应力状态分析 强度理论 组合变形主要参考文献资料过程设备设计，郑津洋，化学工业出版社，2005； 化工容器设计，王志文，化学工业出版社，1998；化工设备设计基础，周志安，化学工业出版社，2001；备注上海应用技术学院教案周次 7 第 11 次课 学时 2 授课时间 2009年10月30日 章节名称5 应力状态分析 强度理论 组合变形5.1 应力状态的概念5.2 平面应力状态分析5.3

41、 三向应力状态简介 广义虎克定律5.4 强度理论简介5.5 组合变形的强度计算本次授课目的与要求目的：1使学生掌握应力状态概念和广义虎克定律。2使学生掌握四个强度理论。3使学生掌握杆件组合变形时的强度计算。要求：1使学生掌握应力状态概念和广义虎克定律。2使学生掌握四个强度理论。3使学生掌握杆件组合变形时的强度计算。本次教学重点与难点重点：1使学生掌握应力状态概念和广义虎克定律。 2使学生掌握四个强度理论。难点：杆件组合变形时的强度计算。授课方法与手段 结合实物，课堂讲授。基本教学内容提要及时间分配5.1 应力状态的概念（15分钟）5.1.1 一点的应力状态通过受力构件上一点的所有各个不同截面上

42、应力的集合，称为该点的应力状态。5.1.2 主平面和主应力主平面：单元体上切应力为零的平面，主应力：主平面上的正应力。单向应力状态：一点的三个主应力中若只有一个主应力数值不为零图5-3（a）；二向应力状态：一点的三个主应力中若有两个不为零图5-3（b）；三向应力状态：一点的三个主应力中若三个都不为零图5-3（c）。5.2 平面应力状态分析（25分钟）x、y分别表示作用在x、y轴垂直平面上的正应力。切应力的第一个下标表示其作用面，第二个下标表示其方向（如xy表示作用在与x轴垂直的平面上且与y轴方向平行的切应力）。根据切应力互等定理，xy = yx。应力的符号规定同前。5.2.1 任意斜截面上的应

43、力 例：5-1 5.2.2 主平面和主应力极值正应力所在的平面就是切应力等于零的平面，即主平面。由于主平面上的正应力是主应力，所以主应力就是最大或最小的正应力。5.2.3 极值切应力，这说明极值切应力所在平面与主平面成45角。注意：此处所指的极值切应力是指平面应力状态下于零应力垂直的各斜截面中的切应力的机制，并不指三向应力状态下单元体最大切应力。 例：5-2 例：5-3 5.3 三向应力状态简介 广义虎克定律（10分钟）5.3.1 三向应力状态的最大应力设三向应力状态的三个主应力为1、2、3。可以证明，过该点所有截面上的最大正应力为1，最小正应力为3，即5.3.2 广义胡克定律5.4 强度理论简介（25分钟）5.4.1 脆性断裂理论1最大拉应力理论（第一强度理论）2. 最大伸长线应变理论（第二强度理论）5.4.2 塑性屈服理论1. 最大切应力理论（第三强度理论）2. 畸变能密度理论（第四强度理论）5.4.3 强度理论的统一形式r r称为相当应力。它由三个主应力按一定形式组合而成。 例：5-4 5.5 组合变形的强度计算（15分钟）5.5.1 组合变形的概念与实例工