12薄壁容器外压失稳实验

1、1.2薄壁容器外压失稳实验1.1.1准备知识一、失稳现象薄壁容器在受外压作用时，往往在器壁内的应力还未达到材料的屈服极限，因刚度不足 使容器失去原有形状，即被压扁或折曲成波形，这种现象称为失稳。圆筒形容器失去稳定性 后，其横截面被折成波形，波数可能是1, 2, 3, 4,等任意整数，如图所示。ooac鹹】1?34图2-1圆筒形容器失去稳定后的形状二、临界压力容器失去稳定性时的外压力，成为容器的临界压力，用#纣表示。容器承受临界值的 外压力而失去稳定性，决非是由于容器壳体木身不圆的缘故，即是绝对圆的壳体也会失去稳 定性。当然如壳体不圆（具有椭圆度）容器更容易失稳，即它的临界压力值会下降。根据外压

2、容器筒体的长短，可分为长圆筒，短圆筒和刚性圆筒三种，刚性圆筒一般具有 足够的刚度，可不必考虑稳定性问题。但长圆筒，短圆筒必须进行稳定性计算，它们的临界 压力p纣值大小主要与厚壁仃），外直径（0），长度（厶）有关，亦受材料弹性模数（e），泊 桑比（“）影响。理想钢制薄壁容器的临界压力与波数的计算公式如下：2 j7 f长圆筒 bress 公式：p（r =）3"1_“2 d? 59et2短圆筒b.m.pamm公式：p =:/l仇厲用i 706 ji = 4 i（l/d）2（t/d）临界尺寸：lcr = 1.17djd/s°当l>lcr时，为长圆筒；当l<lcr时，为短

3、圆筒。式中為一临界压力，mpa；d圆筒直径，mm；l圆筒计算长度，mm；so圆筒壁厚，mm；e材料弹性模数，mpa；材料泊桑比；门一失稳时波数；lcr临界长度，mm。对于外压容器临界压力的计算，有时为计算简便起见，可借助于一些现成的计算图来进 行。1.1.2实验指导一、目的要求1. 观察外压容器的失稳破坏现彖及破坏后的形态。2. 验证外压筒体试件失稳时临界压力的理论计算式。二、实验设施设备表2-2实验装置基本配置表:序号名称型号数量1电器转换器ip211-x12012温度变送器pt 100 / 0200 °c13压力变送器sm9320dp (0-lmpa)14压力表y100 0-1m

4、pa25压力缓冲罐不锈钢080-12016离心泵不锈钢wb70/02517安全阀ai-501b24v88外压灌不锈钢325-3509计算机cpu 酷睿 1.6g、内存 1.0g、硬盘 160g、dvd 光驱,17”1液晶显不器、集成显卡10压缩机zbm-o. 067/8111储液罐不锈钢150-25011图2-1薄壁圆筒外压失稳实验装置三、实验步骤1. 开启计算机，启动计算机、打开实验软件。2. 检查压力传感器和温度计是否正常。3. 测量试件的有关参数：壁厚t,直径d（）,长度l。用千分卡测壁厚，用游标卡尺测内直 径（便于精确测量）和长度，外直径do由内直径加壁厚得到。各参数分别测量两到三 次

5、，计算时取平均值。4. 检查水箱内水是否充足，适量添加。启动离心泵，向失稳灌内注入适量水（水加至试件 放入不易水为宜），安装测试试件。5. 停止离心泵，将压力仪表输出值调至oo6. 启动压缩机，慢慢改变压缩比，增加压力，记录压力变化曲线。7. 缓慢升压至试件破坏为止（试件破坏时有轻微的响声），记下容器的失稳压力（即有轻 微响声时的瞬间压力，此压力为临界压力pcr ）o失稳后需快速关闭压缩机开关。8. 通过有机玻璃观察试件受压及其变形情况（失稳瞬间有响声）。9 关闭实验设备，释放压力，取出实验试件（观察试件变形情况）分析实验数据。四实验数据记录整理1. 列出测量所得的试件几何尺寸数据。2. 记录压力变化曲线。3. 记录失稳现象。4. 记录波纹数斤。五、注意事项：1、注意启动离心泵时关闭出口阀。2、安装测试试件时注意安装螺栓要对称均匀地用扳手拧紧螺栓。3、安装完试件后不要再启动离心泵，防止液体倒灌入压缩机。4、压缩机