旋压封头在力学中常用的基础理论

　　由前面的引例中可以看出，要解决旋压封头在力学的多种问题，仅用弹性力学的理论是不够的，还必须借助于其它力学理论。

　　弹性力学是变形固体力学的一个分支，而变形固体力学除弹性力学这一分支外，还包括旋压封头材料力学、理论力学、结构力学、塑性力学、断裂力学、计算力学、试验力学等分支。这些分支之间相互支持和交叉，但各自又有侧重面。这些力学研究的内容和方法分述如下：

　　1、材料力学

　　材料力学主要是研究杆状构件(即其长度远大于宽度的构件)在外力作用下所表现出的力学性能(即外力、应力、位移和应变之间的关系)，并给出其强度和刚度应满足的条件，从而确定构件的合理尺寸。旋压封头材料力学根据构件的简单变形规律导出了许多变形固体力学的基本理论，因此它是其它力学的基础。本节中的 、第二部分实际上 是材料力学的内容。

　　2、理论力学

　　理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。物体一旦处于运行状态，便具有动能和势能，理论力学通过将物体所受的力与其动能和势能建立起关系，从而给出物体刚度和强度应满足的条件，旋压封头并由此确定物体的合理结构和尺寸。本书第七章中介绍的管道振动问题， 涉及到了理论力学的理论。

　　3、结构力学

　　结构力学主要是研究杆状构件组成的系统在外力作用下所表现出来的力学性能，并给出系统中各构件的强度和刚度应满足的条件，从而确定各构件的合理尺寸。应该说，旋压封头的结构力学与材料力学是承上启下的两个学科，材料力学是结构力学的基础，而结构力学是材料力学的进一步深化。在旋压封头在力学研究中，如果说管道的壁厚设计、管道元件(如三通、大小头、弯头、封头)的强度分析、管法兰的密封和强度设计等是采用了材料力学、弹性力学和塑性力学理论的话，那么由管道元件组成的管道系统的强度分析则主要是采用了结构力学的理论。这方面的问题将在本章第二节中介绍。

　　4、弹性力学

　　弹性力学主要是研究一般弹性体(并非限定于杆状构件)在外力的作用下所表现出的力学性能。它是材料力学和结构力学的深化和细化。弹性力学理论 突出的 点 是遵守弹性准则，这也是它与塑性力学的主要区别。单个旋压封头的受力分析一般都采用弹性力学的理论。

　　5、塑性力学

　　塑性力学主要是研究一般弹性体在外力的作用下局部出现屈服时的安定情况，并由此建立其强度判定条件。虽然塑性力学研究的对象与弹性力学相同，但它遵守的是塑性准则，即弹性体中局部出现屈服不一定发生强度破坏，并在此基础上来建立强度条件。下面旋压封头将要介绍的安定分析 是采用了塑性力学的理论。

　　6、断裂力学

　　断裂力学研究的对象是存在宏观缺陷的弹性体，研究的内容是寻找存在宏观缺陷(主要指裂纹)的弹性体在外力的作用下其宏观缺陷扩展并导致破坏的规律，并由此建立强度条件。第十一章中提到的旋压封头寿命评估 是以断裂力学理论为基础的分析方法。断裂力学是一门新发展起来的科学，目前仍有许多不完善的地方，故本书不作过多的介绍。

　　7、计算力学

　　计算力学是利用差分法、有限元法等方法将复杂的力学微分方程或者偏微分方程转化为线性代数方程组，并以此近似求解复杂应力状态下应力的一门学科，旋压封头是弹性力学的深化和发展。前文已经讲到，它是伴随着电子计算机的应用而发展起来的一门新兴学科。

　　8、试验力学

　　当构件的边界条件和受力情况比较复杂，用其它力学方法无法求解或求解比较困难时，可以借助于试验方法如变形仪法、光学弹性法等实测其应力状态，旋压封头并由此分析评估其强度问题。这样的一种力学分支称为试验力学。试验力学在工程上应用的并不多。