《化工设备机械基础》课程教学大纲
课程代码：080132067
课程英文名称：Mechanic Base of Chemical Equipment
课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0
适用专业：化学工程与工艺
大纲编写（修订）时间：2017年6月
一、大纲使用说明
（一）课程地位及教学目标
本课程为化学工程与工艺专业的专业基础课。包括工程力学基础（静力学、材料力学）和化工设备材料基础两大部分。其任务是使学生了解相关的工程力学和材料学的基本知识，熟悉工程力学计算的基本方法，为后续化学工程类课程提供必要的力学基础知识。为进一步学习化工设备的设计、使用、管理与维护打下基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
掌握各类化工设备中常见工程力学问题的类型、熟悉计算方法与过程，了解化工设备所用材料的性能指标等基本要素。了解简单的贮运类压力容器的机械设计。
（三）实施说明
课程的教学应强调应用性。要求工程问题分析与实例计算方法相结合。理论教学主要是讲清概念，学会应用，对数学推导一般不作演绎。课堂讨论、习题等教学环节要重视分析化工生产的实例，将课程内容与生产实习、毕业设计相结合，培养学生理论联系实际的能力。
工程力学是课程教学的核心内容，化工设备材料基础部分在讲课中要结合化工行业的实际，允许对教学内容做必要调整和组合。
（四）对先修课的要求
应在化工原理和化工制图课程完成后开设本课。
（五）对习题、实验环节的要求
习题以工程计算类题目为主。每次理论课后应安排1-2道计算类题目，全课约安排20-30道题，安排习题课2课时（机动使用）。
(六)课程考核方式
1.考核方式：考查
2.考核目标：考核学生对工程力学基本问题的计算能力和对化工设备材料的基本了解状况
3.成绩构成：平时考核占50%（包括随堂测试、出勤、作业等），期末综合测试占50%。
（七）参考书目：
《化工设备机械基础》，赵军等编，化学工业出版社2007年
《工程力学》，陈维新主编，高等教育出版社2006年
《化工设备机械基础》，刁玉玮等编，大连理工大学出版社2008年
二、中文摘要
本课程是化学工程与工艺专业的专业基础选修课程。由工程力学基础（含静力学和材料力学）
部分和化工设备设计基础部分两大内容构成。其任务是使学生掌握设计化工设备所需相关的力学基础知识、材料学基础知识，了解化工设备机械设计相关计算的基本方法。为后续化学工程类课程的学习提供必要的设备机械基础知识。
三、课程学时分配表
四、教学内容及基本要求
第1部分受力分析与静力平衡方程
总学时（单位：学时）8 讲课8 实验0 上机0
第1.1部分受力分析与受力图（讲课2学时）
具体内容：
1）力、刚体、平衡以及二力构件的概念，静力学公理（平衡原理或定律）；
2）约束与约束反力，受力图；
3）力的投影和合力投影定理
重点：受力图
难点：约束、约束反力
第1.2部分力矩与力偶（讲课2学时）
具体内容：
1）力矩与力偶，力的平移；
2）平面力系的简化，合力矩定理；
重点：力矩与力偶
难点：平面力系的简化
第1.3部分平面力系的平衡（讲课2学时）
具体内容：
平面力系的平衡方程及应用。
重点：力系平衡方程的应用
难点：一般力系平衡的计算。
第1.4部分静力学综合练习（讲课2学时）
具体内容：
力系平衡问题的计算。
习题：
力系平衡问题的计算。
第2部分直杆拉伸、压缩与剪切
总学时（单位：学时）8 讲课8 实验0 上机0
第2.1部分材料力学基本假设（讲课2学时）
具体内容：
1)材料力学的基本假设
2）轴向拉伸与压缩杆件的受力与变形特点，轴力、应力、应变的概念及其计算，虎克定律；第2.2部分材料力学基本假设（讲课2学时）
具体内容：
1)拉伸与压缩时的力学性能
2)的拉伸与压缩曲线
重点：材料拉伸与压缩时的力学特性指标
难点：一般力系平衡的计算。
第2.3部分材料拉伸与压缩时强度计算（讲课2学时）
具体内容：
拉伸与压缩时强度计算
重点：材料拉伸与压缩时的工程应用
难点：受力分析。
第2.4部分剪切与挤压强度的实用计算（讲课2学时）
具体内容：
剪切与挤压强度的实用计算
重点：剪切与挤压时的强度计算
难点：最大应力断面的分析
习题：
拉伸与压缩的强度计算，剪切和挤压的实用计算
第3部分圆轴扭转
总学时（单位：学时）6 讲课6 实验0 上机0
第3.1部分圆轴扭转的扭矩计算（讲课2学时）
具体内容：
1）外力偶矩的计算，扭矩及扭矩图；
2）剪应力互等定理和剪切虎克定律，剪应变；
重点：外力偶矩的计算
难点：剪切虎克定律
第3.2部分圆轴扭转时的剪力分布及其计算（讲课2学时）具体内容：
圆轴扭转时剪应力计算及剪应力分布情况；
重点：扭转应力的计算
难点：空心轴扭转应力的计算
第3.3部分圆轴扭转时的强度计算与刚度计算（讲课2学时）具体内容：
1）圆轴扭转时强度计算
2）圆轴扭转时刚度计算
重点：强度计算
难点：空心轴的强度计算
习题：
应用扭转强度、刚度条件进行圆轴的设计和校核。
第4部分平面弯曲
总学时（单位：学时）10 讲课10 实验0 上机0
第4.1部分杆件受力时的剪力和弯矩（讲课2学时）
具体内容：
1）杆件弯曲受力和变形的特点，梁的支座及梁的基本形式；2）梁弯曲时横截面上内力的求取；
重点：梁弯矩的计算
难点：弯矩计算
第4.2部分杆件受力时的剪力和弯矩（讲课2学时）
具体内容：
剪力图与弯矩图；
重点：梁弯矩的弯矩图
难点：弯矩图
惯性矩的求取
第4.3部分弯曲正应力的计算（讲课2学时）
具体内容：
1）弯曲正应力的求取和弯曲正应力分布情况以及惯性矩的计算；
2）弯曲正应力的强度条件及应用；
重点：平面梁弯曲的正应力计算
难点：
第4.4部分弯曲变形（讲课2学时）
具体内容：
1）弯曲变形，梁的挠度和截面转角的求取，梁的刚度条件及应用；
2）提高梁弯曲强度和刚度的措施。
重点：挠度与转角的计算
难点：弯曲方程的微分方程求解
第4.5部分平面弯曲综合练习（讲课2学时）
具体内容：
弯曲梁强度和刚度的工程计算练习
重点：强度计算
难点：刚度计算
习题：
梁弯曲正应力计算及强度条件的应用；梁弯曲变形计算及刚度条件的应用。
第5部分组合变形
总学时（单位：学时）6 讲课6 实验0 上机0
第5.1部分强度理论简介（讲课2学时）
具体内容：
1）一点应力状态，主应力、主平面的定义以及应力状态的分类；
2）平面应力状态时任意斜截面上的应力、主平面和主应力以及极值剪应力；
3）几个强度理论的观点及其计算及应用；
第5.2部分弯曲与拉伸组合时的强度计算（讲课2学时）
具体内容：弯曲与拉伸组合时的强度计算（简介）
第5.3部分弯曲与扭转时的强度计算（讲课2学时）
具体内容：弯曲与扭转组合时的强度计算（简介）
习题：
杆件在弯曲与拉伸（或压缩）组合变形时的强度计算，圆轴在扭转与弯曲组合变形时的强度计算。
第6部分化工设备机械设计概述
总学时（单位：学时）8 讲课8实验0 上机0
第6.1部分容器机械设计的基本内容与要求（讲课2学时）
具体内容：
1）容器的结构和分类；
2）容器机械设计的基本要求；
3）容器的标准化设计
重点：容器的标准化设计
第6.2部分化工容器常用的金属材料（讲课2学时）
具体内容：
化工容器常用金属材料的基本性能
重点：设备材料的选择
难点：
金属材料的基本性能。
第6.3 部分内压容器的薄壳应力计算
总学时（单位：学时）2 讲课2 实验0 上机0
具体内容：
1）回转壳体薄膜应力的计算；
2）典型回转壳体薄膜应力；
重点：
薄壁圆筒形容器和球壳及封头的设计
难点：
薄壁圆筒形容器和球壳的应力分析
习题：
薄壁圆筒形容器和球壳及封头的设计计算
第6.4容器附件
总学时（单位：学时）2 讲课2 实验0 上机0
具体内容：
法兰、容器支座等的选用（简介）
习题：
薄壁圆筒形容器和球壳及封头的设计计算
第7部分课程总结
总学时（单位：学时）2 讲课2 实验0 上机0 具体内容：
对全课教学内容进行总结（讲课2学时）