过程装备特殊零部件应力分析前言

《过程装备特殊零部件应力分析》介绍了过程装备特殊零部件相关的应力分析、热应力分析、热"_blank" href="/item/有限元分析/1874142" data-lemmaid="1874142">有限元分析的命令流源程序。针对特殊零部件应力数值分析方法还详细地介绍了有限单元法的基本原理和应用。书中还利用一章介绍了电测应力分析方法和相关测试装置测量过程装备特殊零部件模拟工作应力状态的相关技术。

《过程装备特殊零部件应力分析》是一本过程工业装备中设备及结构应力分析和计算的实用参考书。它介绍的是特殊零部件强度与可靠性计算的工程方法。其内容包括：特殊管板应力分析，组合结构应力分析，密封焊元件应力分析，塔设备变径段、 氨合成塔内件、特殊法兰等特种零部件的应力分析，纵流壳程换热器H型结构分析，换热器零部件可靠性分析，管壳式换热器典型元件强度计算数值方法，模态法确定多孔板有效弹性常数技术与应用和概率设计技术原理等专题。

《过程装备特殊零部件应力分析》可供从事过程装备、机械零件、设备及结构设计的工程技术人员和高等学校过程设备及控制工程、动力工程、热能工程、机械工程等相关专业的教师、研究生、本科生使用和参考。对从事过程装备材料和结构相关标准规范的理论和应用研究的人员也有参考价值。

1 绪论

1.1 概述

1.2 过程装备特殊零部件

2 特殊管板应力分析

2.1 引言

2.2 管板应力分析概述

2.2.1 管板和圆平板的主要区别

2.2.2 影响管板强度和刚度的主要因素

2.2.3 管板计算方法的主要假设

2.3 管板应力分析

2.3.1 管板强度分析的理论依据

2.3.2 管板当作弹性基础上的圆平板计算

2.3.3 管板强度计算公式

2.4 高低温管板热应力分析

2.4.1 高低温管板的概念

2.4.2 高低温管板中的热应力

2.4.3 高低温管板热应力分析的有限单元法

2.5 高低温管板应力分析的有限单元法

2.5.1 引言

2.5.2 位移模式和形函数

2.5.3 几何关系

2.5.4 单元刚度矩阵的形成及程序实现

2.5.5 单元载荷阵

2.5.6 总体平衡方程组的求解

2.5.7 应力计算

2.5.8 高低温管板应力计算结果分析

2.6 高低温管板应力分析的工程设计公式

2.6.1 引言

2.6.2 直径与高、低温管板应力影响系数的关系

2.6.3 过渡段厚度变化对高、低温管板的应力影响系数

2.6.4 过渡段厚度对过渡段的应力影响系数

2.6.5 几点结论

2.6.6 工程公式

2.6.7 计算实例

2.6.8 高低温管板有限元分析

3 组合结构应力分析

3.1 组合结构应力分析概述

3.2 组合结构应力分析的解析法

3.2.1 位移分析

3.2.2 约束反力

3.2.3 内力分析

3.2.4 应力分析

3.3 组合结构的热应力分析

3.3.1 求环板与内外筒连接处的约束反力

3.3.2 热应力

3.4 组合结构应力分析的有限单元法

3.4.1 单元类型的选择

3.4.2 截锥型旋转壳单元基本理论

3.4.3 结论

3.4.4 建议

4 密封焊元件应力分析

4.1 概述

4.1.1 密封研究现状

4.1.2 高温法兰密封简介

4.1.3 焊接密封简介

4.1.4 焊接密封研究现状

4.2 圆形空腔式密封焊元件的有限元分析

4.2.1 力学模型建立

4.2.2 约束情况

4.2.3 载荷情况

4.2.4 单元选择

4.2.5 网格划分

4.2.6 力学基本方程

4.2.7 有限元位移模式

4.2.8 单元平衡方程

4.2.9 单元刚度矩阵的形成

4.2.10 整体刚度矩阵的形成

4.2.11 整体刚度矩阵的贮存

4.2.12 单元节点力向量的移置

4.2.13 单元内应力

4.2.14 主应力求解

4.3 应力分析的程序实现

4.3.1 前处理程序QCL

4.3.2 应力分析程序的功能与框图

4.3.3 后处理程序的功能和框图

4.4 结果分析

4.4.1 结构在受内压时产生的内应力

4.4.2 结构尺寸对应力的影响分析

4.4.3 回归结果

4.4.4 设计方法

4.5 圆形空腔式密封焊元件应力有限元分析

5 特种零部件应力分析

5.1 塔设备变径段的应力分析

5.1.1 引言

5.1.2 理论分析

5.1.3 工程应用

5.1.4 结论

5.1.5 ANSYS参数化建模及求解程序

5.2 氨合成塔内件强度分析

5.2.1 引言

5.2.2 催化剂筐底板强度分析

5.2.3 分气盒上盖板有限元分析

5.2.4 带中心管换热器管板强度计算

5.3 特殊法兰应力分析

5.3.1 概述

5.3.2 问题的提出

5.3.3 建模与分析

5.3.4 讨论

6 实验应力分析

6.1 引言

6.2 高、低温管板的实验应力分析

6.2.1 实验装置设计

6.2.2 应变测量

6.3 组合结构实验应力分析

6.3.1 实验装置

6.3.2 模型设计

6.3.3 实验装置的制造与安装

6.3.4 常温应变测量

6.3.5 热应力测量

6.4 圆形空腔式密封焊元件的实验研究

6.4.1 实验装置设计

6.4.2 应变测量

6.4.3 实验结果与分析

7 纵流壳程换热器H型结构分析

7.1 引言

7.2 数值模拟理论概况

7.2.1 环板强度计算理论分析

7.2.2 换热器H型结构理论模型分析

7.3 H型结构数值模拟及结果分析

7.3.1 模型建立

7.3.2 网格划分

7.3.3 工艺参数准备

7.3.4 换热器温度载荷确定

7.3.5 热应力模拟过程

7.3.6 应力分析结果适用性分析

7.3.7 冷端、热端对换热器强度性能的影响

7.4 数值模拟结果综合分析

7.5 主要结论与讨论

7.6 换热器结构CAD/CAE二次开发

8 换热器零部件可靠性分析

8.1 机械可靠性设计基本原理

8.1.1 概述

8.1.2 可靠性简介

8.1.3 失效概率计算

8.1.4 概率设计

8.1.5 概率设计技术

8.1.6 概率分析结果后处理

8.1.7 概率设计分析示例

8.1.8 构件概率设计示例——换热器法兰连接螺栓可靠性

8.1.9 构件概率设计示例——换热器壳体可靠性

8.1.10 构件概率设计示例——带裂纹换热器承压壳体剩余寿命预估

8.1.11 构件概率设计示例——新型纵流换热器组合结构可靠性评定

8.2 关于螺栓应力数值模拟技巧——预紧力

8.2.1 应用预紧功能到单体剖分的紧固件

8.2.2 应用预紧功能到双体剖分的紧固件

8.2.3 螺栓预紧分析示例

8.3 蠕变引起的张紧螺栓应力弛豫效应模拟技巧

9 管壳式换热器典型元件强度计算数值方法

9.1 ANSYS分析功能简介

9.2 ANSYS在管壳式换热器壳体件设计中的应用

9.3 换热器结构可靠性分析

9.4 换热器中的接触分析问题

9.5 基于ANSYS分析的换热器零部件结构优化设计

10 模态法确定多孔板有效弹性常数技术与应用

10.1 引言

10.2 模态法确定多孔板有效弹性常数理论模型

10.3 模态法确定有效弹性常数数值模型

10.4 模态法确定多孔板有效弹性常数技术评价与应用

10.5 讨论

参考文献2100433B

过程装备与控制工程CAD课程顺应时代发展潮流、结合传统课程与现代先进设计技术，是将先进的设计、制造技术应用于传统专业的一门课程。

化工过程机械是传统的专业，如何利用先进的设计制造技术为传统的专业服务，使其焕发新的活力和生机，吸引更多优秀的同学从事提升传统行业的高科技应用水平，开设本课程具有重要的意义。

课程的前半部分侧重近年来迅速普及与推广的CAD技术基础介绍，包括计算机图形学基础、图形及其转换标准、造型技术、装配技术、加工技术、有限元分析技术的基本原理和发展现状；以及当代著名大型CAD系统的简单介绍与对比。课程后半部分主要以著名的Unigraphics软件为平台，按照加工顺序建立零部件模型并进行装配、出工程图纸，通过大量的实际操作掌握大型CAD软件系统设计产品的步骤和使用方法，加深对前半部分理论的理解，并能够很快利用该软件完成满足设计意图的产品。

课程起点较高，自始至终从三维设计出发，强调计算机辅助设计不仅仅是计算机辅助绘图，强调并行、协同设计的理念，为本专业学生毕业后迅速适应工作的需要，迅速打开局面奠定良好的基础。因此，学生学习的积极性比较高，认为学习本课程对自身知识结构的拓展和延伸具有重要意义。

过程装备力学基础第l章 概述

1．1 各力学学科分支的关系

1．1．1 各力学研究对象

1．1．2 各学科之间的联系与区别

1．2 过程装备力学构成

思考题

参考文献

过程装备力学基础第2章 弹性力学基础

2．1 弹性力学中的基本假设

2．2 弹性力学中的几个基本概念

2．2．1 外力

2．2．2 应力

2．2．3 形变

2．2．4 位移

2．3 弹性力学的基本方程

2．3．1 平衡微分方程

2．3．2 几何方程

2．3．3 物理方程

2．3．4 形变协调方程

2．4 边界条件

2．4．1 位移边界条件

2．4．2 应力边界条件

2．4．3 混合边界条件

2．5 弹性力学平面问题

2．5．1 平面问题分类及基本方程

2．5．2 平面问题的基本方程

2．6 圣维南原理

2．6．1 意义

2．6．2 内容

2．7 弹性力学中的应力函数

2．8 平面问题的笛卡儿坐标解答

2．8．1 逆解法

2．8．2 半逆解法

2．9 弹性力学平面问题的极坐标解答

2．1 0有限单元分析与变分原理

思考题

习题

参考文献

过程装备力学基础第3章 薄板理论

3．1 薄板的基本概念及基本假设

3．2 圆平板的轴对称问题

3．2．1 圆平板轴对称弯曲的基本方程

3．2．2 受均布载荷圆平板的应力分析

3．2．3 承受轴对称载荷的环板

思考题

习题

参考文献

过程装备力学基础第4章 旋转薄壳理论

4．1 基本概念

4．1．1 旋转壳体

4．1．2 外力与内力

4．2 旋转薄壳的无力矩理论

4．2．1 无力矩理论的基本方程

4．2．2 无力矩理论的应用

4．2．3 无力矩理论的应用范围

4．3 旋转薄壳的不连续分析

4．3．1 概述

4．3．2 圆筒形壳体的有力矩理论

4．3．3 一般旋转壳体边缘弯曲的应力和变形表达式

4．3．4 边缘问题的求解

4．3．5 边缘问题求解实例

4．3．6 边缘应力的特点及设计中的应用

思考题

习题

参考文献

过程装备力学基础第5章 有限元法概论

5．1 有限元法的思想

5．2 有限元法的发展历程

5．3 有限元法的特点

5．4 有限元法分析过程概述

5．4．1 结构离散化

第6章 平面问题有限元法

第7章 轴对称问题有限元法

第8章 杆梁问题有限元法

第9章 等参数单位

第10章 有限元分析软件及应用

参考文献

1 概论

1.1 过程工业与过程装备成套技术

1.1.1 过程工业

1.1.2 过程装备成套技术

1.2 典型成套装备示例

1.3 过程装备成套技术的主要任务和基本要求

学习要求

参考文献

2 工艺开发与工艺设计概述

2.1 工艺过程开发及工艺路线选择

2.1.1 工艺过程开发程序

2.1.2 工艺路线选择

2.2 工艺设计的内容及设计文件

2.2.1 工艺设计的内容和程序

2.2.2 初步设计的设计文件

2.2.3 施工图设计的设计文件

2.3 工艺设计中的全局性问题

学习要求

参考文献

3 经济分析与评价

3.1 投资估算与成本分析

3.1.1 工程项目投资估算

3.1.2 工艺装置投资估算方法

3.1.3 生产成本和费用分析

3.2 经济评价

3.2.1 财务评价

3.2.2 不确定性分析与方案比较