本书介绍了在过程装备设计中所应用的固体力学方面的基本理论和基础知识。主要内容包括弹性力学基本方法和平面问题解答、厚壁圆筒的应力分析、薄板弯曲理论、旋转薄壳理论、高周疲劳及应力-寿命方法、低周疲劳及应变-寿命方法、断裂力学和疲劳裂纹扩展、高温蠕变强度、有限单元法简介、ANSYS 软件介绍等。
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前言
第一篇 弹塑性力学及板壳理论
第1章 弹性力学基本方法和平面问题解答 3
1.1 弹性力学的基本方法 3
1.1.1 弹性力学的内容 3
1.1.2 弹性力学中的几个基本概念 3
1.1.3 弹性力学的基本方程 5
1.2 弹性力学的平面问题 7
1.2.1 平面应力和平面应变 7
1.2.2 平面问题的基本方程 8
1.2.3 平面问题的边界条件 11
1.2.4 圣维南原理 12
1.2.5 平面问题的解法 12
1.2.6 应力函数 14
1.3 弹性力学平面问题的极坐标解答 17
1.3.1 极坐标中的基本方程 17
1.3.2 平面轴对称问题 22
1.3.3 解法举例 24
思考题 31
习题 32
第2章 厚壁圆筒的应力分析 34
2.1 厚壁圆筒的弹性应力分析 34
2.1.1 厚壁圆筒的基本方程 34
2.1.2 厚壁圆筒的应力和位移解 39
2.1.3 温差应力问题 44
2.1.4 组合圆筒的应力分析 49
2.2 厚壁圆筒的弹塑性应力分析 53
2.2.1 简单应力状态下的弹塑性力学问题 53
2.2.2 屈服条件 57
2.2.3 厚壁圆筒的弹塑性分析 61
思考题 69
习题 70
第3章 薄板弯曲理论 71
3.1 薄板的基本概念及基本假定 71
3.2 圆板的轴对称问题 72
3.2.1 圆板轴对称弯曲的基本方程 72
3.2.2 承受均布载荷圆平板的应力分析 77
3.2.3 承受轴对称载荷的环板 81
3.3 矩形薄板 88
3.3.1 矩形薄板弯曲微分方程的建立 89
3.3.2 矩形薄板的边界条件 92
3.3.3 矩形薄板弯曲微分方程的经典解法 93
思考题 97
习题 98
第4章 旋转薄壳理论 99
4.1 基本概念 99
4.1.1 旋转壳体及其几何概念 99
4.1.2 外力与内力 101
4.2 旋转薄壳的无力矩理论 103
4.2.1 无力矩理论的基本方程 103
4.2.2 无力矩理论的应用 107
4.2.3 无力矩理论的应用范围 115
4.3 旋转薄壳的边缘问题 116
4.3.1 概述 116
4.3.2 圆筒形壳体的有力矩理论 117
4.3.3 一般旋转壳体边缘弯曲的应力和变形表达式 124
4.3.4 边缘问题的求解 125
4.3.5 边缘问题求解实例 126
4.3.6 边缘应力的特点与设计中的处理 132
思考题 132
习题 132
第二篇 过程装备的疲劳、断裂和蠕变
第5章 高周疲劳及应力-寿命方法 137
5.1 引言 137
5.2 应力幅值定义 138
5.3 应力-寿命曲线 138
5.4 平均应力的影响 140
5.5 修正系数 142
5.5.1 尺寸影响 143
5.5.2 载荷影响 144
5.5.3 表面粗糙度影响 144
5.5.4 表面处理影响 145
5.5.5 温度影响 149
5.5.6 环境影响 150
思考题 151
习题 151
第6章 低周疲劳及应变-寿命方法 152
6.1 压力容器的疲劳设计 152
6.2 低周循环应力-应变性能 153
6.2.1 循环应力-应变性能 153
6.2.2 瞬态性能：循环应变硬化和软化 153
6.2.3 循环应力-应变曲线的测定 156
6.2.4 应力与塑性应变能的关系 157
6.2.5 低循环疲劳寿命的定义 158
6.3 应变-寿命曲线 158
6.4 考虑平均应力影响的疲劳寿命 161
6.5 疲劳损伤积累 163
6.6 疲劳设计规范 164
思考题 166
习题 166
第7章 断裂力学和疲劳裂纹扩展 168
7.1 压力容器的脆性断裂 168
7.2 线弹性断裂力学简介 169
7.2.1 应力强度因子 169
7.2.2 塑性区尺寸 170
7.2.3 断裂韧度 172
7.2.4 断裂判据 172
7.3 弹塑性断裂力学简介 172
7.3.1 裂纹张开位移理论 172
7.3.2 J积分方法 175
7.4 结构防止断裂的安全评定工程方法 176
7.4.1 全面屈服条件下的COD 176
7.4.2 CEGB双判据法 179
7.4.3 EPRI方法 181
7.5 断裂力学在疲劳问题上的应用 183
思考题 188
习题 188
第8章 高温蠕变强度 189
8.1 单向拉伸蠕变试验 189
8.2 复杂应力状态下的蠕变方程式 191
8.3 厚壁圆筒的蠕变计算 192
思考题 194
第三篇 过程装备结构应力分析
第9章 有限单元法简介 197
9.1 弹性力学的有限单元法简介 197
9.1.1 概述 197
9.1.2 有限单元分析过程 198
9.2 三角形常应变单元的有限元列式 202
9.2.1 单元位移 202
9.2.2 单元应变和应力 204
9.2.3 单元刚度矩阵 204
9.2.4 等效结点载荷 205
9.2.5 总刚度矩阵形成 207
9.2.6 算例 208
思考题 213
习题 213
第10章 ANSYS软件介绍 215
10.1 初步认识ANSYS 215
10.1.1 ANSYS的功能 215
10.1.2 ANSYS的工作界面 216
10.1.3 ANSYS的帮助系统 224
10.2 ANSYS分析的基本步骤 225
10.2.1 定义单元类型 225
10.2.2 设置材料属性 226
10.2.3 建立实体模型 228
10.2.4 网格划分 229
10.2.5 加载与求解 230
10.2.6 后处理器 231
10.3 ANSYS实例分析——厚壁圆筒弹塑性分析 232
思考题 239
习题 239
参考文献 241
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