前言

第1章 绪论1

1．1 变形固体与变形固体力学的基本假定1

1．2 外力与内力、截面法3

1．3应力的概念5

1．4位移与变形6

思考题8

第2章 拉伸与压缩9

2．1 轴力与截面上的应力9

2．2 本构关系与弹性模量、泊松比 10

2．3 圆形薄壁压力容器中的应力 11

2．4 变形位能与虚位移原理 11

2．4．1 变形位能11

2．4．2 虚位移原理12

2．5 静定与静不定的概念 14

2．6 材料的力学性质 16

2．6．1 应力--应变关系曲线16

2．6．2 断后伸长率与断面收缩率17

2．6．3 冷作硬化18

2．7 压力容器中的蠕变与应力松弛 18

2．8 许用应力法与极限载荷法 19

2．8．1 许用应力与安全系数19

2．8．2极限载荷设计法20

思考题 21

第3章 剪切与扭转22

3．1 剪切 22

3．1．1 基本概念22

3．1．2 铆接计算23

3．1．3 剪应力互等定理23

3．2 扭转及圆截面轴在扭转时的应力与变形 24

3．2．1 扭转的概念24

3．2．2 圆轴扭转时的应力与变形24

3．2．3 圆轴扭转时的强度与刚度26

3．2．4 示例27

思考题 28

第4章 弯曲29

4．1 弯曲时的内力与应力 29

4．1．1 梁的支座与反力29

4．1．2 弯矩与剪力30

4．1．3 弯矩、剪力与分布载荷集度间的关系31

4．1．4 弯曲时的正应力32

4．1．5 弯曲时的剪应力34

4．1．6强度条件34

4．2 弯曲时的变形 35

4．2．1 梁的挠曲线35

4．2．2 梁的挠度与转角36

4．3 弹性基础梁 5g

4．4 梁弯曲在容器设计中的应用 40

4．4．1 波形膨胀节40

4．4．2卧式容器42

4．5 叠加原理的应用 44

思考题 45

第5章 应力状态与强度理论46

5．1 一点的应力状态 46

5．1．1 应力状态的确定46

5．1．2 应力张量的分解与不变量49

5．2 主应力与应力强度 51

5．2．1 主应力与主方向51

5．2．2应力强度52

5．3 强度理论 53

5．3．1 强度理论的概念55

5．3．2 四个强度理论54

思考题 56

第6章 弹性力学与塑性力学基础58

6．1 弹性力学概论 58

6．1．1 极坐标下的平面问题59

6．1．2 弹性力学的基本方程与解法62

6．1．3 弹性力学在容器中的应用66

6．1．4 轴对称问题73

6．2 塑性力学基础 80

6．2．1 塑性力学的特点80

6．2．2 增量理论与全量理论81

6．2．3屈服条件83

6．2．4加载与卸载84

6．3 塑性失效准则的容器简体设计公式85

6．4 厚壁压力容器的自增强 88

6．5 极限分析原理及在压力容器中的应用 90

6．5．1 解决塑性问题的两种途径90

6．5．2 极限分析的基本假设与特点91

6．5．3 塑性铰92

6．5．4 求极限载荷的一般方法94

6．5．5 极限载荷的实验测定97

6．5．6 极限分析在压力容器设计中

的应用99

思考题101

第7章 板壳理论基础103

7．1 板和壳的特点与基本假定103

7．2 轴对称载荷下的圆平板104

7．2．1 平衡方程105

7．2．2 几何关系106

7．2．3 挠度与应力、弯矩的关系106

7．2．4 轴对称载荷下圆板的微分方程107

7．2．5 轴对称载荷下圆板的解107

7．3 压力容器可拆卸平封头的计算109

7．4 受轴对称载荷的环板111

7．5 旋转壳体的薄膜理论113

7．5．1 壳体与平板受力比较113

7．5．2 曲面的几何知识113

7．5．3 壳体中的内力114

7．5．4 无矩应力状态及其存在条件115

7．5．5 压力容器封头的薄膜应力118

7．5．6 球形容器的薄膜应力122

7．6 旋转壳的弯曲理论与边缘效应问题123

7．6．1 边缘效应的概念123

7．6．2 轴对称载荷下的圆柱壳的弯曲124

7．6．3 圆筒体与平封头连接时的边缘应力128

7．6．4 圆筒体与其他封头相连时的边缘应力132

7．6．5 球壳开孔接管问题133

思考题136

第8章 稳定性问题138

8．1 基本概念138

8．2 压杆的稳定性与临界载荷计算140

8．2．1 压杆的稳定性与欧拉公式140

8．2．2 出现塑性变形的情况141

8．2．3 欧拉公式适用范围142

8．2．4 稳定性条件143

8．3 外压作用下圆筒的稳定性144

8．4 外压容器设计147

思考题151

第9章 应力分析方法153

9．1 解析方法153

9．1．1 精确解153

9．1．2 近似解155

9．2 数值方法156

9．2．1 差分法156

9．2．2 有限元法156

9．3 实验应力分析164

9．3．1 电测法原理164

9．3．2 现场测试的一些问题165

思考题169

第10章 压力容器的分析设计170

10．1 常规设计与分析设计170

10．2 分析设计的基本方法174

10．2．1 塑性理论在分析设计中的应用175

10．2．2 安定性问题175

10．2．3 低周疲劳与棘轮现象180

10．3 应力分类184

10．3．1 概述184

10．3．2 分类依据185

10．3．3 一次应力(primarystress) 186

10．3．4 二次应力(secondaryStress) 188

10．3．5 峰值应力(peakstress) 189

10．3．6 示例194

10．4 各类应力的确定195

10．4．1 等效线性化方法195

10．4．2 一次结构法197

10．5应力强度评定200

10．5．1 应力强度计算201

10．5．2 各类应力强度的评定202

10．6 分析设计中需要说明的几个问题204

10．6．1 分析设计的计算公式与曲线204

10．6．2应力分析的免除205

10．6．3 塑性分析的应用206

10．6．4 分析设计过程的提示206

10．7 示例207

思考题210

第11章 压力容器的疲劳分析212

11．1 概述212

11．2 循环的基本特性213

11．3 高周疲劳与低周疲劳214

11．3．1 高周疲劳215

11．3．2 低周疲劳215

11．3．3 平均应力的影响217

11．3．4 应力集中的影响220

11．3．5 应力指数222

11．4 累积损伤224

11．5 压力容器的疲劳设计226

11．5．1 容器是否要进行疲劳分析的规定227

11．5．2 疲劳分析229

11．6 容器接管对疲劳的影响232

11．7 提高疲劳寿命的一些措施234

11．8 综合例题234

思考题244

参考文献246

本书从压力容器设计需要出发，深入浅出地介绍了与容器设计相关的力学基础知识及标准应用。重点讲述了基本概念，避免大量数学推演。同时，本书还系统地介绍了压力容器分析设计的概念与方法以及相关的力学知识。本书是压力容器设计与审核人员的技术资料；同时，本书对从业人员考取执业资格证书也有直接帮助。

内容介绍

本书是一本系统地叙述有关标准气体的书籍。内容包括标准气体的制备方法、标准气体的分析方法及标准气体的应用。

本书首先介绍了计算流体力学的基础知识，然后通过四个精心挑选的例子介绍了计算流体力学中的重要方法和处理技巧。这些例子都有理论上的解析解，读者可以将CFD计算的结果与解析解进行对比，从而更深入地了解CFD的基本概念、思路、方法、用途和优缺点。在此基础上，本书的最后一部分介绍了计算流体力学中的几个前沿问题。本书选择和编排内容的这种方式非常适合没有接触或者很少接触计算流体力学的读者。无论是各专业的学生，还是不同领域的科研和工程技术人员，本书都能够使读者从基本概念出发，一步一步地进入到计算流体力学的整个领域，掌握其中的概念、方法和应用技巧。

译者序

原书序

第1部分　基本思想和基本方程

第1章　计算流体力学的基本原理

1.1 为什么要学习计算流体力学

1.2　作为研究工具的计算流体力学

1.3　作为设计工具的计算流体力学

1.4 计算流体力学的应用实例

1.4.1 汽车和发动机

1.4.2 工业制造

1.4.3 土木工程

1.4.4　环境工程

1.4.5　造船（潜水艇）

1.5 计算流体力学的研究范畴

1.6 学习本书的目的

第2章　流体力学的控制方程组

2.1 引言

2.2　流动模型

2.2.1　有限控制体

2.2.2 无穷小流体微团

2.2.3 注释

2.3　物质导数（运动流体微团的时间变化率）

2.4　速度散度及其物理意义

2.5　连续性方程

2.5.1 空间位置固定的有限控制体模型

2.5.2　随流体运动的有限控制体模型

2.5.3 空间位置固定的无穷小微团模型

2.5.4　随流体运动的无穷小微团模型

2.5.5 方程不同形式之间的转化

2.5.6　积分形式与微分形式的重要注释

2.6　动量方程

2.7 能量方程

2.8　流体力学控制方程的总 结与注释

2.8.1　粘性流动的纳维一斯托克斯（Navier-Stokes）方程

2.8.2　无粘流欧拉（Euler）方程

2.8.3 关于控制方程的注释

2.9　物理边界条件

2.10 适合CFD使用的控制方程

2.11 小结

习题

第3章　偏微分方程的数学性质对CFD的影响

3.1 引言

3.2　拟线性偏微分方程的分类

……

第2部分　基本的数值方法

第4章　离散化的基本方法

第5章　网络生成与坐标变换

第6章　计算流体力学的基本方法

第3部分　计算流体力学的应用

第7章　拟一维喷管流动的数值解

第8章　二维超声速流动的数值解——普朗特—迈耶稀疏波

第9章　不可压库埃特（Couette）流的数值解

第10章　流过平板的超声速流动

第4部分　现代计算流体力学概述

第11章　现代计算流体力学中的某些高级问题

第12章　计算流体力学的未来

附录 2100433B