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时间:2019-01-16
《12薄壁容器外压失稳实验》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
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
2、临界压力值会下降。根据外压容器筒体的长短,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:2J7f长圆筒Bress公式:p(r=—)3"1_“2D?59Et2短圆筒B.M.Pamm公式:p=——:―/L仇厲用I7^06JI=4I(L/D)2(t/D)临界尺寸:Lcr=1.17DjD/S°当L>Lcr时,为长圆筒;当L3、时,为短圆筒。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Pt100/0〜200°C13压力变送器SM9320DP(0-lMPa4、)14压力表Y1000-1MPa25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①325-3509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①150-25011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5、Do由内直径加壁厚得到。各参数分别测量两到三次,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。6、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。1.记录失稳现象。2.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,慢慢改变压缩比,缓慢加压。1.1.3实验数据分析处理与讨论1、验算波纹数"。2、计算容器的临界压力并与实测值进行比较。3、讨论、分析试验结果,分析误差原因。
3、时,为短圆筒。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Pt100/0〜200°C13压力变送器SM9320DP(0-lMPa
4、)14压力表Y1000-1MPa25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①325-3509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①150-25011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
5、Do由内直径加壁厚得到。各参数分别测量两到三次,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。
6、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。1.记录失稳现象。2.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,慢慢改变压缩比,缓慢加压。1.1.3实验数据分析处理与讨论1、验算波纹数"。2、计算容器的临界压力并与实测值进行比较。3、讨论、分析试验结果,分析误差原因。
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