化工机械力学基础

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出版者:
作者:黄载生
出品人:
页数:241
译者:
出版时间:1990-11
价格:7.30元
装帧:
isbn号码:9787502507688
丛书系列:
图书标签:
  • 化工机械
  • 机械力学
  • 基础知识
  • 化工设备
  • 工程力学
  • 材料力学
  • 流体力学
  • 传热学
  • 机械设计
  • 工业工程
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具体描述

《化工机械力学基础》 本书旨在为化工领域相关从业人员及学习者提供一套系统、深入的力学基础知识体系。本书内容涵盖了化工机械设计、设备运行、工艺流程优化等关键环节所需的力学原理和分析方法,力求帮助读者建立坚实的理论基础,应对实际工程中的挑战。 核心内容概述: 第一部分:材料力学基础 本部分将详细阐述材料力学在化工机械中的应用。内容包括: 应力与应变: 深入讲解各种应力(拉应力、压应力、剪应力)和应变(正应变、剪应变)的概念,以及它们之间的本构关系,如胡克定律。特别会结合化工设备常见的受力情况,如压力容器的内压、管道的输送介质压力等,分析应力应变分布。 材料的力学性能: 详细介绍金属、高分子材料、陶瓷等在化工领域常用的材料的力学性能,包括弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、疲劳强度、蠕变性能等。强调这些性能对化工设备选材和安全运行的重要性。 强度理论与许用应力: 介绍各种强度理论(如最大拉应力理论、最大剪应力理论、形状改变功理论、失圆准则)及其适用范围。在此基础上,讲解许用应力的概念、安全系数的取值原则,以及如何根据材料性能和载荷情况确定构件的强度设计。 梁的弯曲与剪切: 深入分析梁在集中力、均布力、力偶作用下的内力(剪力、弯矩)和位移。详细讲解弯曲正应力和剪切应力的计算方法,以及截面类型(矩形、圆形、工字形等)对承载能力的影响。例如,分析化工管道、储罐的支架和支撑结构等。 轴的扭转: 讲解轴在扭矩作用下的剪应力分布和角度变形。重点分析化工机械中常见的传动轴、搅拌轴等受扭情况,并介绍如何进行轴的强度和刚度设计。 压杆稳定性: 讨论细长压杆在轴向压力作用下的屈曲现象,介绍欧拉公式及其适用条件,以及工程中判断压杆稳定性的方法。这对于化工设备中的立柱、支撑杆等具有重要意义。 应力集中与疲劳: 分析在复杂形状构件或存在缺陷时,应力分布不均匀导致的应力集中现象,以及应力集中对材料疲劳寿命的影响。结合化工设备的循环载荷和振动特性,强调疲劳分析的重要性。 材料的蠕变与应力松弛: 针对化工生产中常见的高温、长时服役工况,详细阐述材料的蠕变行为和应力松弛现象。讲解蠕变曲线的特征,以及如何进行蠕变强度设计,保证设备在高温下的长期可靠性。 第二部分:结构力学基础 本部分将聚焦于化工设备整体结构的力学分析。内容包括: 静定与超静定结构: 介绍如何判断结构的静定性或超静定性。对于超静定结构,讲解常用的求解方法,如力法、位移法等,并分析其在化工设备受力分析中的应用。 杆件结构的分析: 重点讲解桁架、连续梁等杆件结构的内力计算和位移计算方法。这对于化工装置中复杂的支撑结构、桥架等的设计至关重要。 应力分析的数值方法: 介绍有限元分析(FEA)在化工机械结构力学分析中的应用。讲解有限元法的基本原理、建模方法、载荷施加和结果解读,强调其在复杂结构和边界条件下的强大分析能力。通过案例展示有限元分析如何帮助优化设备结构,提高安全性。 第三部分:流体机械力学基础 本部分将重点关注流体与机械的相互作用。内容包括: 流体静力学: 阐述流体在静止状态下的压力分布规律,如静水压力、压强等。分析液位计、压力容器底部受力等。 流体动力学: 介绍流体在运动状态下的基本定律,如连续性方程、伯努利方程等。分析管道流动、泵送、阀门开关等过程中的压力损失和能量转换。 泵与压缩机: 讲解离心泵、轴流泵、往复泵、螺杆压缩机等常用流体输送机械的工作原理,以及其效率、扬程、流量等性能参数的力学计算基础。分析叶轮、泵体等关键部件的受力情况。 风机与鼓风机: 介绍离心风机、轴流风机等空气动力设备的结构特点和性能参数。分析风叶、风壳等部件的受力。 搅拌器与混合器: 讲解不同类型搅拌器的设计原理,如桨式、涡轮式、锚式等,分析搅拌桨在流体中受到的力和力矩,以及其对混合效率的影响。 阀门与管道系统: 分析流体流经阀门(如闸阀、球阀、蝶阀)时的流动特性和对阀体产生的力。讲解管道系统中的流体压力、温度变化对管道变形和应力的影响。 第四部分:振动与噪声控制基础 本部分将探讨化工机械的振动和噪声问题。内容包括: 自由振动与强迫振动: 讲解单自由度、多自由度系统的振动特性,如固有频率、阻尼比等。分析化工设备(如旋转机械、往复机械)的固有频率,以及外界激励(如不平衡、冲击)引起的强迫振动。 共振现象: 详细解释共振的概念,及其对化工设备结构损坏的潜在危险。指导读者如何通过改变结构参数或激励频率来避免共振。 机械故障诊断与振动分析: 介绍如何利用振动分析技术来诊断化工设备常见的故障,如轴承损坏、转子不平衡、齿轮啮合不良等。 噪声的产生与传播: 分析化工机械噪声的来源,如气动噪声、机械噪声等。介绍噪声的传播途径和减弱方法,如隔声、吸声、阻尼等。 本书特色: 理论与实践结合: 紧密联系化工生产实际,通过大量实例和计算演示,帮助读者理解理论知识的应用。 内容系统全面: 覆盖了化工机械领域所需的核心力学知识,构建了完整的知识框架。 讲解深入浅出: 采用清晰易懂的语言,辅以丰富的图表和公式推导,降低了学习难度。 强调工程应用: 聚焦于如何将力学原理应用于设备设计、安全评估和故障诊断,培养解决实际工程问题的能力。 通过对本书的学习,读者将能够更深刻地理解化工机械的内在工作机理,掌握科学的分析和设计方法,从而在化工机械的设计、制造、运行和维护等各个环节都能做出更准确、更优化的决策,确保化工生产的安全、高效和经济运行。

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这本书的封面设计简洁大方,墨绿色为主色调,配以金属质感的线条勾勒出精密的机械结构图,传递出专业、严谨的气息。当我翻开第一页,就被那清晰的排版和高质量的纸张所吸引,这是一种非常愉悦的阅读体验。书中大量引用的图示和表格,都不是简单的插图,而是经过精心设计,能够直观地辅助理解复杂的概念。例如,在讲解应力与应变关系时,书中提供了不同材料在受力下的形变模拟图,通过不同颜色的梯度变化,生动地展示了应力分布的区域和程度,这比单纯的公式推导要直观得多。而且,图表的注释都非常详尽,即使是初次接触化工机械力学的人,也能通过图示和注释快速抓住核心要点。作者在内容的组织上,也体现了循序渐进的教学思路。从最基本的力学概念,如力的分解、合力,到更复杂的材料力学知识,如弹性模量、泊松比,再到应力集中、疲劳分析等,都做到了逻辑清晰,层层递进。我尤其欣赏的是,作者在解释每一个概念时,都会尝试用实际的工程案例来佐证,比如在讲解弯曲应力时,会分析管道在输送流体时可能遇到的弯曲情况,以及如何通过改变管道的厚度或材料来抵抗这种应力。这种理论与实践相结合的方式,让学习过程不再枯燥,而是充满了解决工程问题的成就感。

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在我看来,这本书最大的亮点之一在于其对“结构稳定性”的深入探讨。在化工生产中,许多设备,如储罐、塔器、管道支架等,都需要承受巨大的压力和载荷,一旦发生失稳,后果不堪设想。作者在这方面的内容非常扎实,从最基本的欧拉屈曲公式,到更复杂的非线性稳定性分析,都进行了详尽的阐述。书中还特别强调了结构稳定性在设计中的重要性,并给出了如何通过改变结构形式、增加支撑、选择合适材料来提高结构的稳定性裕度。我记得有一章是关于化工塔器的稳定性设计,详细讲解了塔器在风载、地震载荷以及内部操作压力下的受力情况,并分析了可能出现的失稳模式,如整体失稳、局部屈曲等。书中还提供了一套系统的稳定性校核方法,并结合了数值模拟软件的应用,让我能够更直观地理解结构的变形和失稳过程。这本书让我深刻认识到,化工机械的设计不仅仅是满足强度要求,更要关注结构的整体稳定性,这对于保障生产安全至关重要。

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这本书的深度和广度确实令人印象深刻。它并没有停留在基础的力学理论层面,而是将其与化工生产的实际需求紧密结合。我在阅读过程中,特别被关于“振动分析”的部分所吸引。作者详细阐述了化工机械在运行过程中可能产生的各种振动,以及这些振动对机械性能和安全可能带来的影响。从简单的简谐振动到复杂的耦合振动,都进行了深入的分析,并提供了相应的计算方法和抑制措施。比如,在讨论离心泵的轴承振动时,书中给出了几种典型的振动模式,并分析了不同因素(如转速、载荷、轴承间隙)对振动幅度的影响。更重要的是,书中还提供了一套系统的解决思路,包括如何通过动力学仿真来预测振动,以及在设计阶段如何通过合理的结构设计和材料选择来避免共振。这种从理论到实践的无缝衔接,对于我理解化工机械的可靠性和寿命至关重要。我发现,很多看似微小的设计细节,在力学层面都有着重要的意义,而这本书恰恰将这些细节进行了系统的梳理和阐释。

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这本书的内容之丰富,让我一开始觉得有点难以消化,但随着阅读的深入,我发现作者的编排非常巧妙,每一个章节都是一个相对独立的知识模块,但又通过清晰的逻辑线索相互连接。我在阅读“材料的疲劳分析”时,感到特别震撼。作者深入浅出地解释了疲劳损伤的机理,从微观的晶格滑移到宏观的裂纹扩展,都进行了细致的描述。书中不仅提供了S-N曲线等经典的疲劳分析工具,还介绍了最新的损伤累积模型和概率性疲劳评估方法。令我印象深刻的是,作者结合了真实的化工设备失效案例,例如在高温高压循环载荷下,某个反应釜的焊缝出现了疲劳裂纹,导致了灾难性的后果。通过对这个案例的深入分析,书中揭示了疲劳失效的内在规律,并提出了预防措施,如优化焊接工艺、定期进行无损检测等。这种从理论到案例,再到实际操作的转化,让我真切地体会到力学知识在化工安全生产中的重要性。这本书不仅仅是在传授知识,更是在培养解决实际问题的能力。

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从整体上看,这本书是一部内容全面、逻辑清晰、论证严谨的力学参考书。作者在行文中,始终保持着一种严谨的学术态度,但又不乏生动的讲解和深入的剖析。这本书不仅仅是提供知识,更是在培养一种解决问题的思维方式。我从中学到了如何将抽象的力学理论与具体的工程问题联系起来,如何运用数学工具来分析和解决复杂的问题,以及如何从宏观的系统性角度来审视每一个机械部件的设计。书中对各种工程案例的详尽分析,更是让我受益匪浅,它们不仅巩固了我对理论知识的理解,也为我未来的工程实践提供了宝贵的借鉴。这本书的价值,远不止于纸面上的文字和公式,它所传递的思维方式和解决问题的能力,将伴随我未来在化工领域的职业生涯。我可以说,这本书为我打开了一扇通往更深层次化工机械理解的大门。

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我必须承认,在接触这本书之前,我对“化工机械力学”这个概念是有些模糊的。我一直认为它可能就是一些枯燥的公式和复杂的计算。然而,这本书彻底改变了我的看法。它不仅仅是一本教科书,更像是一位经验丰富的工程师在和我分享他的智慧。作者在语言的运用上,非常考究,既有严谨的学术语调,又不失生动性和易读性。例如,在解释“蠕变”现象时,作者并没有直接给出定义,而是通过一个生动的比喻,将材料在长时间高温作用下缓慢变形的过程,比作“有弹性的软糖在温暖的环境中慢慢变软下垂”,这个比喻形象地勾勒出了蠕变的本质。此外,书中在介绍各种失效模式时,比如屈服、断裂、疲劳等,都配以了非常详实的案例分析。我记得有一章专门讨论了压力容器的设计,其中详细剖析了容器在承受高压、高温以及介质腐蚀等复杂工况下的力学行为,并给出了详细的设计准则和安全系数的选取依据。这种深度和广度,让我对化工机械的设计和安全运行有了全新的认识。这本书让我理解到,化工机械的运行不仅仅是流体在管道中流动,更是一个复杂的力学系统,每一个部件的尺寸、材料选择、连接方式,都蕴含着深刻的力学原理。

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这本书在“设计优化与仿真技术”方面的阐述,让我感受到了现代工程设计的前沿性。作者不仅讲解了传统的力学设计方法,还深入介绍了计算机辅助设计(CAD)、有限元分析(FEA)等仿真技术在化工机械设计中的应用。我特别欣赏书中关于“有限元分析”的章节,它详细讲解了如何利用FEA软件对化工设备的应力、应变、温度分布等进行精确计算,并预测设备的变形和失效趋势。例如,在分析换热器的传热和力学性能时,书中展示了如何通过FEA软件建立换热器的三维模型,并模拟流体流动和传热过程,进而分析换热管的应力分布和疲劳寿命。这种仿真技术能够极大地提高设计效率和精度,并帮助工程师在设计早期发现潜在的问题,从而避免昂贵的返工。这本书让我认识到,将理论知识与先进的仿真技术相结合,是提升化工机械设计水平的关键。

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阅读这本书让我对“流体力学与机械力学的耦合”这一概念有了更深刻的理解。在化工过程中,流体的流动是核心,而机械设备的运行又直接与流体的性质密切相关。作者在这方面的内容非常精彩,他将流体力学的基本原理,如伯努利方程、纳维-斯托克斯方程,与机械的受力分析相结合,解释了流体对机械产生的各种作用力,例如阻力、升力、压力脉动等。我特别欣赏书中关于“流固耦合”的章节,它详细分析了管道、阀门、泵叶轮等部件在流体作用下产生的形变和应力。例如,在讲解管道在高速流体冲击下的受力情况时,书中不仅给出了冲击力的计算公式,还分析了流体速度、密度等参数对冲击强度的影响,并提出了相应的防护措施,如在管道内壁增加防腐层、优化流体通道设计等。这种将流体动力学与固体力学有机结合的分析方法,让我能够更全面地理解化工机械在实际运行中所面临的复杂工况,并为我提供了解决相关问题的思路。

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这本书在“故障诊断与预测”方面的内容,对我来说极具启发性。它并没有局限于理论知识的灌输,而是将力学原理应用到实际的故障分析中。作者在书中介绍了几种常见的化工机械故障模式,例如轴承磨损、密封失效、管道泄漏等,并详细分析了这些故障产生的力学根源。我印象深刻的是,书中提供了一套系统的故障诊断方法,包括通过监测设备的振动、温度、压力等参数,并结合力学分析来判断故障类型和严重程度。例如,在分析泵的异常振动时,书中列举了几种可能的振动信号特征,并解释了不同特征对应的故障原因,如叶轮不平衡、轴承损坏、气蚀等。更重要的是,书中还探讨了如何利用先进的监测技术和数据分析方法,来实现对设备故障的预测性维护,从而避免突发性故障造成的生产损失和安全事故。这种从故障发生到预测的全方位阐述,让我对化工机械的健康管理有了更深入的认识。

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这本书对于理解“材料选择与性能”在化工机械设计中的重要性,有着不可估量的价值。作者并没有仅仅罗列各种材料的力学性能参数,而是深入分析了不同材料在化工介质、工作温度、压力等极端工况下的表现。我尤其被书中关于“耐腐蚀性”和“耐高温性”的章节所吸引。作者详细介绍了各种合金钢、高分子材料在特定化学环境下的腐蚀机理,并给出了如何通过选择合适的材料以及表面处理技术来提高设备的耐腐蚀能力。例如,在讨论氯碱生产中的设备时,书中详细分析了不同材质的反应器在氯离子、次氯酸等腐蚀性介质中的行为,并推荐了镍基合金、钛合金等高性能材料。此外,在分析高温高压反应器时,书中也详细介绍了各种耐高温合金,并解释了它们在高温下的显微组织变化和力学性能衰减机制。这种理论与工程实践相结合的分析,让我深刻体会到,合适的材料选择是保障化工机械安全、可靠运行的基石。

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