12薄壁容器外壓失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)

1、1.2薄壁容器外壓失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)1.1.1準(zhǔn)備知識(shí)一、失穩(wěn)現(xiàn)象薄壁容器在受外壓作用時(shí)，往往在器壁內(nèi)的應(yīng)力還未達(dá)到材料的屈服極限，因剛度不足 使容器失去原有形狀，即被壓扁或折曲成波形，這種現(xiàn)象稱為失穩(wěn)。圓筒形容器失去穩(wěn)定性 后，其橫截面被折成波形，波數(shù)可能是1, 2, 3, 4,等任意整數(shù)，如圖所示。ooac鹹】1?34圖2-1圓筒形容器失去穩(wěn)定后的形狀二、臨界壓力容器失去穩(wěn)定性時(shí)的外壓力，成為容器的臨界壓力，用#紂表示。容器承受臨界值的 外壓力而失去穩(wěn)定性，決非是由于容器殼體木身不圓的緣故，即是絕對(duì)圓的殼體也會(huì)失去穩(wěn) 定性。當(dāng)然如殼體不圓（具有橢圓度）容器更容易失穩(wěn)，即它的臨界壓力值會(huì)下降。根據(jù)外壓

2、容器筒體的長(zhǎng)短，可分為長(zhǎng)圓筒，短圓筒和剛性圓筒三種，剛性圓筒一般具有 足夠的剛度，可不必考慮穩(wěn)定性問題。但長(zhǎng)圓筒，短圓筒必須進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，它們的臨界 壓力p紂值大小主要與厚壁仃），外直徑（0），長(zhǎng)度（厶）有關(guān)，亦受材料彈性模數(shù)（e），泊 桑比（“）影響。理想鋼制薄壁容器的臨界壓力與波數(shù)的計(jì)算公式如下：2 j7 f長(zhǎng)圓筒 bress 公式：p（r =）3"1_“2 d? 59et2短圓筒b.m.pamm公式：p =:/l仇厲用i 706 ji = 4 i（l/d）2（t/d）臨界尺寸：lcr = 1.17djd/s°當(dāng)l>lcr時(shí)，為長(zhǎng)圓筒；當(dāng)l<lcr時(shí)，為短

3、圓筒。式中為一臨界壓力，mpa；d圓筒直徑，mm；l圓筒計(jì)算長(zhǎng)度，mm；so圓筒壁厚，mm；e材料彈性模數(shù)，mpa；材料泊桑比；門一失穩(wěn)時(shí)波數(shù)；lcr臨界長(zhǎng)度，mm。對(duì)于外壓容器臨界壓力的計(jì)算，有時(shí)為計(jì)算簡(jiǎn)便起見，可借助于一些現(xiàn)成的計(jì)算圖來進(jìn) 行。1.1.2實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)一、目的要求1. 觀察外壓容器的失穩(wěn)破壞現(xiàn)彖及破壞后的形態(tài)。2. 驗(yàn)證外壓筒體試件失穩(wěn)時(shí)臨界壓力的理論計(jì)算式。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備表2-2實(shí)驗(yàn)裝置基本配置表:序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1電器轉(zhuǎn)換器ip211-x12012溫度變送器pt 100 / 0200 °c13壓力變送器sm9320dp (0-lmpa)14壓力表y100 0-1m

4、pa25壓力緩沖罐不銹鋼080-12016離心泵不銹鋼wb70/02517安全閥ai-501b24v88外壓灌不銹鋼325-3509計(jì)算機(jī)cpu 酷睿 1.6g、內(nèi)存 1.0g、硬盤 160g、dvd 光驅(qū),17”1液晶顯不器、集成顯卡10壓縮機(jī)zbm-o. 067/8111儲(chǔ)液罐不銹鋼150-25011圖2-1薄壁圓筒外壓失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)裝置三、實(shí)驗(yàn)步驟1. 開啟計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)、打開實(shí)驗(yàn)軟件。2. 檢查壓力傳感器和溫度計(jì)是否正常。3. 測(cè)量試件的有關(guān)參數(shù)：壁厚t,直徑d（）,長(zhǎng)度l。用千分卡測(cè)壁厚，用游標(biāo)卡尺測(cè)內(nèi)直 徑（便于精確測(cè)量）和長(zhǎng)度，外直徑do由內(nèi)直徑加壁厚得到。各參數(shù)分別測(cè)量?jī)傻饺?次

5、，計(jì)算時(shí)取平均值。4. 檢查水箱內(nèi)水是否充足，適量添加。啟動(dòng)離心泵，向失穩(wěn)灌內(nèi)注入適量水（水加至試件 放入不易水為宜），安裝測(cè)試試件。5. 停止離心泵，將壓力儀表輸出值調(diào)至oo6. 啟動(dòng)壓縮機(jī)，慢慢改變壓縮比，增加壓力，記錄壓力變化曲線。7. 緩慢升壓至試件破壞為止（試件破壞時(shí)有輕微的響聲），記下容器的失穩(wěn)壓力（即有輕 微響聲時(shí)的瞬間壓力，此壓力為臨界壓力pcr ）o失穩(wěn)后需快速關(guān)閉壓縮機(jī)開關(guān)。8. 通過有機(jī)玻璃觀察試件受壓及其變形情況（失穩(wěn)瞬間有響聲）。9 關(guān)閉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，釋放壓力，取出實(shí)驗(yàn)試件（觀察試件變形情況）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。四實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄整理1. 列出測(cè)量所得的試件幾何尺寸數(shù)據(jù)。2. 記錄壓力變化曲線。3. 記錄失穩(wěn)現(xiàn)象。4. 記錄波紋數(shù)斤。五、注意事項(xiàng)：1、注意啟動(dòng)離心泵時(shí)關(guān)閉出口閥。2、安裝測(cè)試試件時(shí)注意安裝螺栓要對(duì)稱均勻地用扳手?jǐn)Q緊螺栓。3、安裝完試件后不要再啟動(dòng)離心泵，防止液體倒灌入壓縮機(jī)。4、壓縮機(jī)