過程裝備與控制工程專業(yè)英語全部翻譯

1、GeneralEquilibriumConditionsofASystem力系的一般平衡條件在這一部分，我們將研究為了使一個(gè)物體保持平衡，作用在其上的力和力偶所必須滿足的條件。根據(jù)牛頓第一定律，施加在一個(gè)靜止物體上的力系的合力一定為零。然而，請(qǐng)注意這個(gè)定律對(duì)力矩或力系的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)只字未提。顯然，合力矩也一定為零，否則物體將會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這里的基本問題是原先敘述的牛頓第一定律（和第二定律）只適用于非常小的物體，或者尺寸可以忽略的非零質(zhì)量的粒子。然

2、而，它可以擴(kuò)展到如下所述的有限尺寸的物體。考慮一個(gè)由兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)，假設(shè)和為它們之間的相互作用力(圖.1.1)。這些力稱為內(nèi)力，因?yàn)樗鼈兪怯捎谙到y(tǒng)內(nèi)部的物體1f2f之間的相互作用而產(chǎn)生的。假定內(nèi)力服從牛頓第三定律，我們有。假如還有質(zhì)點(diǎn)與系統(tǒng)外物體之間的相互作用力施加在質(zhì)點(diǎn)12ff??上，如和這些力稱為外力。顯然，作用在一個(gè)特定粒子上的力一定有相同的應(yīng)用，因?yàn)榱Ｗ拥某叽缈梢院雎浴?2FF3F如果系統(tǒng)內(nèi)的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)處于平衡，我們就可以說

3、系統(tǒng)是平衡的。在本例中，依據(jù)牛頓第一定律，作用在每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的力的合力一定為零。對(duì)質(zhì)點(diǎn)A我們有：∑==0121fFFFA而對(duì)質(zhì)點(diǎn)B有：∑032==FfFB作用在系統(tǒng)上的力的總和為：123120ABFFFFFFff???????????現(xiàn)在我們來研究這些力對(duì)于同一點(diǎn)P的合力矩。由圖1.1，我們有：12()()PABMrFrF???????由于力和有相同的作用線，力矩的條件可以改寫為1f2f1121223()0PMrFFffrF???????

4、??但；所以力和力矩的條件簡(jiǎn)化為12ff??1210FFFF?????和111223()()()0PMrFrFrF????????換句話說，如果系統(tǒng)處于平衡，那么作用在其上的合外力一定為零，而且這些力對(duì)于任一點(diǎn)的合力矩也為零。內(nèi)力不需要考慮，因?yàn)樗鼈兊男?yīng)相互抵消了。如果系統(tǒng)處于平衡，那么(1.1)0F??0PM??這里是作用在系統(tǒng)上的所有外力的總和，而是這些力對(duì)任意點(diǎn)的合力矩，包括系統(tǒng)中可能作用有的力偶的矩。F?PM?方程（1.1）是

5、平衡的必要條件；也就是說，如果系統(tǒng)處于平衡，必須滿足這些方程。一般來說它們不是平衡的充分條件。然而，這并不會(huì)帶來任何困難，因?yàn)槲覀兊难芯績(jī)H涉及平衡系統(tǒng)。對(duì)于剛體，方程（1.1）既是其平衡的必要條件也是充分條件。檢驗(yàn)其充分性需要應(yīng)用牛頓第二定律和其它超出本課文的知識(shí)。重要的是要注意到，方程（1.1）適用于任何平衡系統(tǒng)，而不管組成該系統(tǒng)的物質(zhì)是什么。例如，他們適用于大量的靜止流體和固體。在某種條件下，它們（指兩方程式）也適用于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)?/p>

6、它們是建立在牛頓第一定律的基礎(chǔ)上，而牛頓第一定律既適用于勻速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，也適用于靜止的質(zhì)點(diǎn)。例如，方程（1.1）適用于做無轉(zhuǎn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體和以通過質(zhì)心的固定軸為軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體。典型的例子有做水平勻速直線飛行的飛機(jī)和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)皮帶輪。但是，問題涉及的任何運(yùn)動(dòng)一般歸類為動(dòng)力學(xué)。當(dāng)以分量的形式表示時(shí)，方程（1.1）可變形為六個(gè)標(biāo)量方程；(1.2)0xF??0yF??0zF??0pxM??0pyM??0pzM??利用這些方程對(duì)系

7、統(tǒng)進(jìn)行受力分析，解決就外力和作用力偶而言的未知問題。由于有6個(gè)方程，所以我們一般可以解決含六個(gè)未知數(shù)的問題。如果通過平衡方程可以解出關(guān)于外力和力偶的所有未知數(shù)，我們就說系統(tǒng)是靜定的。反之，系統(tǒng)為靜不定。如果問題中含有的未知數(shù)個(gè)數(shù)比平衡方程的個(gè)數(shù)多，就要嘗試通過研究多個(gè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩來獲得更多的方程。遺憾的是，這個(gè)系統(tǒng)不能正常工作。Unit2應(yīng)力和應(yīng)變(1.5)PA??這個(gè)方程對(duì)于我們即將研究的問題來說非常重要，應(yīng)該掌握，它將被重復(fù)使用。在獲得

8、方程的過程中，假定應(yīng)力是均勻分布的，也就是平等分布。這是個(gè)非常好的假設(shè)，在大量的案例中都適用。即使在這個(gè)假設(shè)不成立的情況下，設(shè)計(jì)壓力通常取平均壓力，因此，公式（1.5）有廣泛的應(yīng)用。應(yīng)力的方向也應(yīng)當(dāng)注意。它垂直于力作用的表面，因此叫做正應(yīng)力。“Nmal”表示垂直于表面的意思。除了大小和方向這兩個(gè)性質(zhì)，應(yīng)力的第三個(gè)特性就是它分布的均勻性。這樣，畫出應(yīng)力分布草圖就很容易了。當(dāng)不畫草圖時(shí)，我們學(xué)生應(yīng)當(dāng)能想象出分布情況。圖1.8（b）所示的是三

9、維圖。但我們使用更多的是圖1.8（c）中的二維圖。應(yīng)力產(chǎn)生的效果也是重要的。它不能從矢量力的符號(hào)中測(cè)得。它不依賴物體的運(yùn)動(dòng)而是依賴無物體上的壓力。如果壓力的趨勢(shì)是拉伸物體或是使它分開，就叫做張力。通常，把拉伸張力規(guī)定為正的。如果應(yīng)力是壓縮或擠壓物體，則把它叫做壓縮，取負(fù)的。最后研究的是應(yīng)力的單位。21.PfcebpsiAareain?????在國(guó)際單位制中，壓力的單位是牛頓，面積的單位是平方米。因此，應(yīng)力的單位是牛每平方米。它是一個(gè)導(dǎo)出

10、單位，稱為帕斯卡，簡(jiǎn)稱Pa。2.ShearStress切應(yīng)力切應(yīng)力圖1.8中物體所受的力是標(biāo)準(zhǔn)的，也就是垂直于橫截面。而圖1.9（a）中的力則不是標(biāo)準(zhǔn)的。如圖1.9（b），矢量力P分解成豎直分量和切向分量。豎直分量產(chǎn)生正應(yīng)力。于是根據(jù)求得平均正應(yīng)力，它與真實(shí)情況非常相近。切向分量將產(chǎn)生剪應(yīng)PyPxPyPyA??力，如圖1.10所示。平均剪應(yīng)力有以下公式計(jì)算得到：。avPxA??但是，這個(gè)方程與真實(shí)壓力有很大的不同。盡管如此，根據(jù)實(shí)際需要

11、，方程（1.6）也廣泛的應(yīng)用在許多工程應(yīng)用中。下腳表av表示計(jì)算得到的是平均應(yīng)力而不是真實(shí)應(yīng)力。最常用的表示剪應(yīng)力的符號(hào)是是希臘字母tau()，而不常用。由于它也是由載荷除以面積得到的，因此它的單位也是psiksiPa?sSMPa等等。在前面部分中，公式（1.5）表明了應(yīng)力大小，方向，分布狀態(tài)的重要性。這些對(duì)剪應(yīng)力也同等重要。當(dāng)然，力的大小可由公式（1.6）得到。方向平行于表面，朝著切向方向，因此把它叫做剪應(yīng)力。假設(shè)力的方向是均勻的，如

12、圖1.10所示。Unit4回轉(zhuǎn)殼體的薄膜應(yīng)力回轉(zhuǎn)殼體是由一條直線或曲線繞一根旋轉(zhuǎn)形成的（一個(gè)回轉(zhuǎn)實(shí)體是由一個(gè)面繞一根軸旋轉(zhuǎn)而成的）。大多數(shù)過程容器是由回轉(zhuǎn)殼體組成的：圓柱形和圓錐形部件；半球形，橢圓形和準(zhǔn)球形的封頭；圖.1.13。薄的容器壁被稱為“薄膜”；承受載荷不引起嚴(yán)重的彎曲和過大的剪切應(yīng)力；就象氣球的外壁一樣。對(duì)受內(nèi)壓回轉(zhuǎn)殼的薄膜應(yīng)力分析為確定容器殼體最小壁厚奠定了基礎(chǔ)。實(shí)際的厚度要求同樣取決于容器所承受的載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力。假設(shè)大

13、致形狀如圖1.14的回轉(zhuǎn)殼體在載荷作用下做對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)；在殼體單位面積上所受的載荷（壓力）在周向方向是一致的，但是從頂部到底部并不是一模一樣的。讓P=壓力t=殼體的厚度=經(jīng)向應(yīng)力（縱向應(yīng)力），應(yīng)力沿著經(jīng)線作用，1?=周向或者切向應(yīng)力，應(yīng)力沿著平行的圓環(huán)作用（通常叫做環(huán)向應(yīng)力），2?=經(jīng)向曲率半徑，1r=環(huán)向曲率半徑。2r注意：容器有雙曲率；r1和r2的值是由形狀決定的。假設(shè)作用在單元上的力通過點(diǎn)a，b，c，d來定義。那么在單元上的應(yīng)力的法