化工设备机械设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:潘永亮

出品人:

页数:297

译者:

出版时间:1999-9

价格:30.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030069924

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 化工设备
• 机械设计
• 基础
• 化工工程
• 设备选型
• 机械原理
• 设计手册
• 工业设备
• 流程设备
• 传热设备

经典力学与材料科学前沿探索 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，审视现代工程科学中最为核心的两大支柱——经典力学及其在材料行为理解中的应用。 它避开了传统机械设计课程中对于特定设备细节的描述，而是将焦点集中于支撑所有工程设计的基础理论和方法论的构建之上。 全书内容围绕三大核心模块展开，旨在构建一个从基本原理到复杂系统分析的完整知识体系。 --- 第一部分：连续介质力学基础与应力分析的精深解析 本部分致力于为读者打下坚实的理论基础，探讨物体在外力作用下的响应规律，这是理解任何结构或设备性能的基石。 第一章：拉格朗日与牛顿力学的统一视图 本章不关注工程中的具体机构，而是深入探讨力学哲学的演变。首先，从牛顿三大定律出发，回顾宏观运动的描述。随后，引入分析力学的核心工具——拉格朗日量和哈密顿量。重点阐述了如何利用最小作用量原理推导出系统的运动方程，这为处理复杂约束系统和变分问题提供了强大的数学框架。讨论了正则变换、泊松括号及其在保守系统中的应用，强调了从能量视角理解力学系统的优越性。 第二章：线弹性理论与本构关系（不涉及具体化工设备载荷计算） 本章聚焦于材料在弹性变形阶段的内在行为。详细阐述了柯西应力张量、应变张量的数学定义及其在三维空间中的分量表达。重点解析了广义胡克定律在各向同性材料中的形式，包括杨氏模量、泊松比和体积模量之间的关系。 深入探讨了平面应力与平面应变状态的分析方法，并引入了莫尔圆（应力圆和应变圆）在高维空间中的几何解释，用以直观地确定主应力方向和最大剪应力。本章内容严格限制在材料本构关系的数学描述，不涉及任何关于管道、容器或反应器的具体应力集中或疲劳寿命计算实例。 第三章：结构稳定性与几何非线性问题 本章转向宏观结构层面的失效模式——失稳。着重分析欧拉屈曲理论的推导过程，并讨论了各种边界条件对临界屈曲载荷的影响。 随后，引入非线性稳定性分析的概念，探讨了由几何刚度矩阵引起的二次非线性问题。讨论了工作死荷载和升沉点（Bifurcation Points）的理论意义，以及如何使用降阶模型（如微分方程的简化）来预测结构在大变形下的响应。此处的讨论纯粹是结构动力学的理论探讨，与化工流程的安全裕度无关。 --- 第二部分：波动、振动与动态响应分析 本部分将经典力学扩展到时域，研究系统在时间变化载荷下的响应特性，这要求读者具备扎实的常微分方程和傅里叶分析基础。 第四章：振动理论与特征值问题 本章详尽论述了单自由度与多自由度离散系统的自由振动和受迫振动问题。详细推导了无阻尼和粘性阻尼系统的运动方程，并求解了其稳态解。 核心内容集中在特征值问题的求解：如何确定系统的固有频率和振型。通过瑞利商和迭代法（如子空间迭代法）来近似计算高阶模态。章节最后探讨了模态叠加法在分析复杂结构动态响应中的应用，但侧重于数学方法的介绍，而非具体设备的动态平衡校核。 第五章：连续体的振动与波的传播 将离散系统扩展到连续介质。本章推导了一维杆件的轴向振动方程，并求解了定常边界条件下的固有频率和模态函数。随后，扩展到梁的横向弯曲振动，重点分析了欧拉-伯努利梁方程的边界条件敏感性。 此外，本章还涉及弹性波在固体中的传播，包括纵波和横波的速度依赖关系，以及波在界面处反射和透射的菲涅耳方程。这部分是声学和无损检测理论的数学基础，与机械设计中的具体噪声控制或设备振动诊断无直接关联。 --- 第三部分：材料微观结构与本构响应的深化 本部分超越了宏观唯象描述，开始触及材料内部机制对宏观力学性能的决定性影响。 第六章：塑性理论与增量本构关系 本章探讨了材料屈服后的行为，这是理解金属塑性变形、成形工艺和残余应力的关键。详细介绍了屈服准则（如冯·米塞斯和特雷斯卡准则）的几何意义。 重点讨论了增量塑性理论，阐述了流动法则和强化法则的数学表达。对理想弹塑性材料和随动强化材料的本构关系进行了详细推导，强调了在积分路径依赖性下的应力-应变关系演化。本章的目的是建立描述材料非线性行为的数学框架，而非应用这些知识来计算特定压力容器的屈服极限。 第七章：断裂力学：能量与应力场的观点 本章聚焦于结构中裂纹扩展的驱动力。从里兹能量法（Strain Energy Release Rate, G）出发，系统地推导了裂纹尖端的能量平衡关系。 随后，引入应力强度因子（K）的概念，详细分析了三种基本模式（I, II, III）下K值的计算公式及其在不同几何构型中的应用（例如，有限板中的裂纹）。讨论了断裂韧性（$K_{IC}$）的实验测定方法和其作为材料抵抗脆性断裂能力的内在指标。章节的深度停留在理论模型和参数定义上，避免了基于这些理论对实际化工管线腐蚀裂纹的寿命预测或风险评估。 --- 总结： 本书是一部高阶的理论力学教材，专注于工程科学的底层数学模型和物理原理的严谨构建。它为读者提供了分析任何复杂工程系统力学行为的通用工具箱，其内容深度主要体现在连续介质力学、变分原理、特征值分析和增量塑性理论的数学推导和概念辨析上。它不包含任何关于流体动力学、传热传质、泵、阀门、换热器、塔器或任何具体化工单元操作设备的结构设计、选型或操作规范的讨论。本书的目标读者是希望深入理解力学本质、致力于前沿理论研究的工程师或高年级学生。

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翻开这本《化工设备机械设计基础》，我首先被它那厚实的重量和扎实的排版所吸引。作为一名刚踏入化工行业的新人，我对流程设备的设计制造规范和背后的力学原理一直感到有些迷茫。这本书的开篇并没有直接跳入复杂的公式推导，而是用非常直观的图例和工程实例，将化工生产中最常见的反应釜、换热器、塔器等设备的基本结构和工作原理娓娓道来。特别是关于材料选择的部分，作者似乎非常理解初学者在面对不锈钢、碳钢以及各种合金时的困惑，用表格的形式清晰地列出了它们在不同温度、压力和介质下的适用性，还附带了腐蚀速率的对比分析。这种由浅入深、注重工程实践的叙述方式，让我感觉自己不是在啃一本枯燥的教科书，而是在一位经验丰富的老工程师的指导下学习。书中对机械设计中的基础概念，比如应力集中、疲劳强度以及密封技术等，讲解得极其透彻，即便是对于那些复杂的动密封和静密封设计，也能通过清晰的剖面图和计算流程，让我这个“门外汉”也能大致把握住设计的核心要点。总的来说，这本书为我打下了一个非常坚实的基础，让我对未来要面对的设备设计工作充满了信心。

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我必须承认，这本书的深度足以让很多资深的设计人员也受益匪浅，尤其是它对“非标准件”设计理念的阐述。我们通常认为设计就是套用标准，但化工设备的特殊性往往要求我们必须进行定制化处理。这本书的后半部分专门辟出章节讨论了如何科学地处理那些没有现成标准支撑的部件，比如特殊形状的塔盘支撑结构，或是应对超高真空或超低温环境的特殊结构连接件。作者引入了可靠性工程的概念，指导我们如何在信息不完全的情况下，通过保守系数和经验修正因子来确保设计的可靠性。更难得的是，书中提到了设计文档的管理和设计变更控制的流程，这对于一个项目从概念走向实施的全生命周期管理至关重要。它不再仅仅是关于如何画图和计算强度，而是关于如何构建一个完整、可追溯、可维护的工程资产。这本书给我带来的改变，是从“画出图纸”到“交付一个可靠的、可运作的生产单元”的思维转变，这绝对是化工机械设计领域的一部宝藏。

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这本书的数学深度和工程应用性达到了一个非常微妙的平衡点，这一点对于正在准备专业考试的我来说至关重要。它在讲解转动机械（如搅拌器和泵）的机械设计时，对动平衡理论和轴承选型的讲解非常专业。作者对临界转速的计算方法进行了详尽的推导，并结合了实际的工况条件对刚性转子和柔性转子的处理方式做了区分。让我印象深刻的是，书中关于搅拌器桨叶几何形状对混合效率和轴系振动影响的章节，它将流体力学和机械结构力学巧妙地结合在了一起，用参数化分析展示了不同桨型对能耗和设备寿命的影响。虽然计算过程涉及不少微积分和矩阵运算，但作者总能在关键步骤提供清晰的物理意义解释，避免了纯数学推导带来的疏离感。这本书的习题设计也极其巧妙，它们不仅仅是公式的代入，更多的是要求读者根据实际的工艺参数，一步步完成一个小型设备的设计优化流程，这极大地锻炼了我的综合分析能力。

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对于我这种更偏向于设备操作和维护的工程师来说，这本书的价值更多体现在它对“失效模式”的深入剖析上。书中的“设备常见故障与预防性维护”一章，可以说是浓缩了数十年的行业教训。它没有停留在理论层面，而是展示了大量因设计缺陷导致的设备灾难性事故的案例分析，例如，因热膨胀应力设计不足导致焊缝开裂，或是因流体诱导的振动造成设备结构疲劳破坏。作者对这些失效过程的描述细致入微，从最初的微观裂纹萌生到最终的宏观断裂，配有精美的显微照片和有限元分析图。这让我意识到，机械设计不仅仅是出图纸，更是对未来风险的规避。通过学习这些，我在日常巡检中也学会了从更深层次去识别潜在的隐患，比如检查法兰面是否存在轻微的氧化痕迹，判断其是否预示着密封失效的早期信号。这本书真正教会了我敬畏机械设计中的每一个细节。

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这本书的编排逻辑简直是工程设计思维的教科书式示范。它非常注重从宏观的系统角度切入，然后再精细到每一个关键部件的参数确定。我特别欣赏它在“压力容器设计”章节中对ASME规范的引用和解读。作者并没有直接罗列规范条文，而是巧妙地将设计背后的工程哲学——如何平衡安全性、经济性和可制造性——融入到每一个计算步骤中。例如，在讨论封头形状的选择时，它不仅对比了标准椭圆封头和标准碟形封头的优劣，还结合了现场焊接和无损检测的实际困难，给出了一个非常实用的决策框架。我发现书中对法兰连接的讲解尤其到位，从垫片材料的选择到螺栓预紧力的计算，每一步都有详尽的推导和实际案例的验证，这远比我以前参考的几本设计手册要生动和易懂得多。读完这部分，我仿佛能亲手搭建起一个高压反应釜，对其中每一个紧固件的意义都有了深刻的认识。这本书的价值就在于，它不仅仅是“教你如何计算”，更是“教你如何像一个真正的工程师那样思考”。

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