試驗一 內(nèi)壓薄壁試驗指導書新

本文格式為Word版，下載可任意編輯——試驗一內(nèi)壓薄壁試驗指導書新試驗一內(nèi)壓薄壁容器的應力測定試驗

一、試驗目的：

1．了解薄壁容器在內(nèi)壓作用下，筒體的應力分布狀況；驗證薄壁容器筒體應力計算的理論

公式。

2．熟悉和把握電阻應變片粘貼技術的方法和步驟。

3．把握用應變數(shù)據(jù)采集測量儀器測量應變的原理和操作方法。

二、試驗原理1．理論計算

根據(jù)薄壁殼體的無力矩理論可以求得受內(nèi)壓的薄壁容器筒體部分的應力值：經(jīng)向應力（軸向應力）

???環(huán)向應力（周向應力）

p(Di?t)4t???式中：p—容器所受內(nèi)壓力（MPa）

p(Di?t)2tDi－容器內(nèi)直徑(mm)

t－容器壁厚(mm)

??－經(jīng)向應力??－環(huán)向應力

2．試驗測定：

（1）應力測定的基本原理：

薄壁容器受內(nèi)壓后，器壁各點均處于兩向受力狀態(tài)，當其變形在彈性范圍以內(nèi)，容器壁各點的應力應變符合虎克定律，即：

?x??t?E(?x???t)21??E(?t???x)1??2故只要測得容器壁的徑向應變和環(huán)向應變，即可根據(jù)虎克定律求得?x和?t。

（2）用電阻應力儀測量應變的原理：

電阻應變測量法是測定壓力容器筒壁應

變的常用方法之一。其測量裝置由三部分組成：即電阻應變片，連接導線和電阻應變儀。常用的電阻應變片是很細的金屬電阻絲粘于絕緣的薄紙上而成。見圖一所示，將此電阻片用特別的膠合劑貼在容器壁欲測之部位。當容器受內(nèi)壓作用發(fā)生變形時，電阻絲隨之而變

形。電阻絲長度及截面的改變引起其電阻值的相應改變，則可以用電阻應變儀測出電阻的改變，再換算成應變，直接由應變儀上讀出。

電阻絲的應變與電阻的改變有如下的關系：

圖1應變片結(jié)構簡圖

?R?l?KRl式中：

?R—電阻絲單位電阻改變R?l—電阻絲單位長度改變（如電阻片與器壁完全一起變形，即無器壁之應變。）

lK—靈敏系數(shù)，與電阻絲的物理性質(zhì)有關，對于一定的電阻片而言，K為常數(shù)。

由于電阻絲的電阻R和K值對于一定的電阻片為一已知值，故只要測得ΔR（電阻絲電

阻改變）就可以求出?值。電阻應變儀是采用電橋測量原理測出ΔR并換成??（即為1106）的變形量。

簡單的電橋測量原理見圖2.圖中：RM?測量電阻

RK?補償電阻R1?橋臂電阻RZ－保護電阻

R?可調(diào)橋臂電阻

當電橋平衡（即檢流計中無電流通過）時：

圖2電橋測量原理圖

RRMRK?或RM?KKRR1R1

當RM有△RM變動時（如電阻應變片電阻絲由于變形而發(fā)生阻值的改變），可調(diào)電阻R

改變△R后使電橋重新達到平衡。把△R換算成??，就可以直接在應變儀上讀出。

補償電阻RK用以消除因溫度影響而產(chǎn)生的測量誤差，它與測量電阻RM阻值一致并在

同一溫度條件下，但不承受載荷，故對RM受溫度影響有補償作用。三、試驗裝置

四、試驗步驟：

1．了解試驗裝置（包括管路、閥門、容器、壓力自控泵等在試驗裝置中的功能和操作方法）

及電阻片粘貼位置，測量電氣線路，轉(zhuǎn)換旋鈕等。2．電阻片的粘貼步驟和方法：

（1）根據(jù)選擇的測點位置，用砂紙打光；再按筒體的經(jīng)線和緯線方向用劃針或鉛筆劃出

測點的位置及方向；以后再用棉球、丙酮等除去污垢。

圖3試驗容器A和容器B

試驗容器的筒體用DN325，壁厚為8mm的無縫管制造，具體尺寸如圖3所示：

（2）測量電阻應變片的電阻值，記錄電阻片的靈敏系數(shù)，以便將應變儀靈敏系數(shù)點放在

相應的位置上（試驗室已準備好）。

（3）將“502〞膠液均勻分布在電阻片的后面（注意：膠液均均勻涂在電阻片反面，不可

太多，引出線須向上）。隨即將電阻片粘貼在欲測部位，并用濾紙墊上，施加接觸壓力，擠出貼合面多余膠水及氣泡（注意：電阻絲方向應與測量方向一致，用手指按緊一至兩分鐘）。

（4）在電阻片引出線下墊接線端子（用膠液粘貼），用于電阻應變片的引出線和測量導線

的焊接連接（測量導線和儀器的連接以及補償片的粘貼已由試驗室準備好）。（5）電阻片的粘貼步驟和方法可由指導教師講清要點和示范粘貼后再進行，所有粘貼的

電阻片和焊接接線經(jīng)指導教師檢查合格后，再進入應變測量儀器測量的調(diào)理步驟。

3．了解YJ—31型靜態(tài)電阻應變儀和P20R－25型預調(diào)平衡箱的使用方法。

圖四

YJ—31型靜態(tài)電阻應變儀正面圖圖五P20R－25型預調(diào)平衡箱正面圖

YJ—31型靜態(tài)電阻應變儀和P20R－25型預調(diào)平衡箱如圖4和圖5所示，使用方法

如下：

（1）半橋測量時將D1DD2點用連接片連接起來并旋緊(已連接好)，開關置于“本機〞狀態(tài)。

將標準電阻分別與A、B、C接線柱相連，A與C接線顏色一致。（2）按下“基零〞鍵，儀表顯示“000〞或“-000〞（表示內(nèi)部已調(diào)好）。

（3）按下“測量〞鍵，顯示測量值，調(diào)理面板“調(diào)零〞旋鈕，將測量值調(diào)到“0000〞或“-0000〞。（4）按下“標定〞鍵，顯示—10000附近值（內(nèi)部已調(diào)好，靈敏系數(shù)按工作應變片的標準

已由試驗室調(diào)好）。

（5）“本機、切換〞開關置于“切換〞狀態(tài)，進行10點測量不用P20R－25型預調(diào)平

衡箱時，將測量導線接在主機工作片接點上，升壓前，將主機按鈕切換開關分別置于“1～10〞檔，調(diào)理主機相應電阻平衡調(diào)零電位器，使應變儀顯示為“+0000〞。

（6）進行多點測量時將被測量的的應變片分別與對應點的A、B、C接線柱相連，而主機

的A、B、C接線柱上的標準電阻去掉。被測量的的應變片與儀器連接方式，與接在

主機工作片上的接點連接方式一致，如圖六所示。

（7）將P20R－25型靜態(tài)電阻應變儀的

“選擇開關〞置于“轉(zhuǎn)換〞檔。（8）將“測量基零〞開關置于“測量〞檔，

將P20R－25型預調(diào)平衡箱切換開關分別置于“1～20〞檔，調(diào)理相應電阻平衡調(diào)零電位器，使應變儀顯示為“+0000〞.

（9）反復步驟（8），在零壓力的狀況下，使各工作片接點的電橋平衡。

（10）加載用自控泵對容器加壓，并通過放水泄漏閥對容器降壓，分別在1.0、2.0、3.0、2.0、

1.5、1.0（MPa）停留，記錄下來各測點（即貼片點）的應變值（??）。

圖六電阻應變片與儀器連接圖

工作片補償片

YE2533靜態(tài)應變儀的使用方法見儀器使用說明書

五、本卷須知：

1．對儀器、工具、藥品等要注意珍惜，儉約使用濾紙、棉球、丙酮、膠水、電阻片等消

耗品；試驗終止后，藥品、工具等要加以整理和清潔。

2．應變儀屬于縝密電子儀器，故在轉(zhuǎn)動開關及調(diào)理盤宜時要便捷緩慢，阻止在尚未熟悉

使用儀器前任意撥動開關。

3．試驗準備及儀器調(diào)試完備，經(jīng)指導老師檢查后方可升壓進行測量；測量過程中應避免

設備、導線移動，以免引起接觸電阻的改變。

4．容器加、減壓應緩慢進行，待壓力穩(wěn)定后再進行測量。

5．各組試驗結(jié)果最終須經(jīng)指導老師檢查并認可，整理好儀器設備，清潔現(xiàn)場方可離開實

驗現(xiàn)場。

六、試驗報告：

1．列表記載各項數(shù)據(jù)（附表記載內(nèi)壓薄壁容器應變值測定結(jié)果）。2．根據(jù)測定結(jié)果計算出各點壓力時筒體的經(jīng)向及環(huán)向應力。3．比較試驗測得的應力值與理論值之間的偏差并分析和探討。

附表：

寧夏大學過程裝備與控制工程專業(yè)—內(nèi)壓薄壁容器應變測定試驗結(jié)果

班級試驗小組應變片電阻值靈敏系數(shù)儀器號壓力（MPa）點號七、分析探討題