实验一 薄壁容器应力测定实验

实验一薄壁容器应力测定实验一、实验目的1、实测封头在内压作用下的应力分布规律。2、学习电阻应变仪的使用方法。二、实验内容实测在不同内压力作用下封头和筒体上各测点的应变值，画出各测点的P-e修正曲线（线性关系），并在修正曲线上求得在0.6MPa压力下应变修正值，由应变修正值计算在0.6MPa下各点的应力值，绘制0.6MPa下的封头应力分布曲线，利用所学理论解释封头的应力分布状况，并对存在的问题进行讨论。三、实验装置过程装备与控制工程专业基本实验综合实验台，详见附录二。实验容器的材料为304，容器内径D=400mm，壁厚8=4mm，椭圆形封头的应变片布置如图1-1所示，椭圆型封头各测点距封头顶点距离如表1-1。其他形式封头布片见附录四。图1-1椭圆形封头的应变片布置表1-1椭圆型封头各测点距封头顶点距离（mm）序号12345距离206090120145序号678910距离170190210230250应变片的布置方案是根据封头的应力分布特点来决定的。封头在轴对称载荷作用下可以认为是处于二向应力状态，而且在同一平行圆上各点受力情况是一样的。所以只需要在同一平行圆的某一点沿着经向和环向各贴一个应变片即可。经向应变片的中点线和环向应变片的轴线必须位于欲测之点所在的平行圆上。四、实验原理应力计算：薄壁压力容器主要由封头和圆筒体两个部分组成，由于各部分曲率不同，在它们的连接处曲率发生突变。受压后，在连接处会生产边缘力系一一边缘力矩和边缘剪力。使得折边区及其两侧一定距离内的圆筒体和封头中的应力分布比较复杂，某些位置会出现较高的局部应力。利用电阻应变测量方法可对封头和与封头相连接的部分圆筒体的应力分布进行测量。应力测定中采用电阻应变仪来测定封头上各点的应变值，然后根据广义虎克定律换算成相应的应力值。由于封头受力后是处于二向应力状态，于是在弹性范围内可用广义虎克定律表示如下：经向应力：气=任插"1*^2）（1-1）环向应力：气=1E2（知+M］）（1-2）式中E和p分别为设备材料的弹性模量和泊松比；£1和£2分别为经向应变和环向应变，。1和^2分别为经向应力和环向应力。电阻应变仪的基本原理是将应变片电阻的微小变化，通过电桥转换成电压的变化。其过程为：£应变片一竺电桥_景（或、1）放大器一R将蜃（或△/）放大检流计或纪录仪T指示或纪录我们将应变片粘贴在封头外壁面上，使它与封头一起变形。封头的伸长或压缩变形将引起应变片电阻值的变化，它们之间有如下关系：(1-3)^R^=K里=K.£R1L式中：K一电阻应变片的灵敏系数；£一试件的应变；△R一电阻应变片电阻值的改变值；1R一电阻应变片电阻值未变形时的电阻值。(1-3)1五、实验步骤（一）应变仪操作:检查各接线是否正确、牢固；打开应变仪电源，预热20分钟；设置测量桥路为1/4桥；设定灵敏系数，本实验中，应变片的灵敏系数为2.07；设置公共补偿点；设置补偿点补偿20个测量点；清空历史数据；确认上述设置有效；9.进行电桥平衡。..."*蚱图1-2薄壁容器应力测定实验流程图（二）实验台操作薄壁容器应力测定实验流程图如图1-2所示，实验前打开阀门V02、V03、V07、V08、V04、V05、V11，关闭其余所有阀门。（三）控制台操作：

向右扳动控制台面板上的总控开关“14”，启动控制台；顺时针旋转旋钮“8”到底，打开电动调节阀V14；向左扳动选择开关“13”，将水泵运行方式设置成工频运转方式；启动工控机，在桌面上打开“基本实验主程序”，点击“实验选择”按钮，选择“薄壁容器应力测定实验”菜单，点击“进入”按钮，进入“薄壁容器应力测定实验”画面如图1-3所示，点击“开始实验”按钮，进入实验画面；按下主水泵启动按钮“10”，主水泵开始运转；调整阀门V04使内压容器的压力达到所需的测量压力后，关闭阀门V11；按下主水泵关闭按钮“9”，关闭主水泵；测量在0.2，0.4，0.6MPa下各点之应变值，并做好记录。操作帮助薄壁压力容器应力测定实验参数设置图1-3薄壁容器应力测定实验界面操作帮助薄壁压力容器应力测定实验参数设置图1-3薄壁容器应力测定实验界面六、实验数据处理及曲线(1)0.2，0.4，0.6MPa下各点之应变值，0.6MPa压力下应变修正值，0.6MPa下各点的应力值如下表1-2。

表1-2实验数据表\应\变\值序\号'0.2MPa0.4MPa0.6MPa0.6MPa经向应变£1环向应变£2经向应变£1环向应变£2经向应变£1环向应变£2应变修正值应力值MPa£1£2。1°2145.00046.00091.00094.000153.000158.000162.0168.046.6847.60238.00038.00078.00077.000134.000133.000144.0142.541.0440.81337.00033.00075.00066.000130.000117.000139.5126.038.9736.89460.00032.000120.00066.000198.000116.000207.0126.053.8041.34567.00018.000136.00036.000221.00072.000231.081.056.1133.03636.000-16.00074.000-34.000127.000-34.000136.5-27.028.223.07723.000-43.00046.000-88.00087.000-115.00096.0-108.013.98-17.41811.000-56.00021.000-113.00049.000-154.00057.0-147.02.84-28.5598.000-43.00015.000-87.00039.000-114.00046.5-106.53.20-20.341052.0001.000105.0003.000176.00021.000186.030.042.8618.86(2)各测点下的封头应力分布曲线如下图1-4,1-5,1-6所示。椭圆封头D.NMPa应力分布曲线椭圆封头D.NMPa应力分布曲线。曲线为经向应力。l(MPa)△