实验二 外压容器的失稳实验

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1、实验二外压容器的失稳实验一.实验目的1.观察薄壁容器在外压作用下丧失稳定的现象。2.测定圆柱形薄壁容器在外压作用下丧失稳定的临界压力，并与理论值进行比较，以验证临界压力公式。3.观察试件失稳后的波数和波形。二.实验原理容器在受内压时，当器壁内的应力超过材料的极限强度时，便引起容器的破坏。对于在某一外压作用下的容器，往往强度能满足要求，即器壁内的压应力还未达到材料的极限强度时，壳体会突然失去原来的形状而出现被压瘪呈现几个波形。薄壁容器在失稳前所能承受的最大外压力称为临界压力；临界压力与波数决定于容器

2、的长度对直径的比值及壁厚对直径的比值。因此，对外压容器而言，既有强度问题，还有稳定性问题。容器丧失稳定性的原因，绝非容器壳体不圆，即使是非常圆的壳体也会丧失稳定性；当然，壳体不圆，容器容易丧失稳定，即它的临界压力下降。容器丧失稳定性的道理和压杆失稳的道理类同，外压容器的临界压力Pcr与下面因素有关。<1>.长度与直径之比；<2>.厚度与直径之比；<3>.材料的物理性质；按失效情况，受外压的圆筒壳体有长圆筒、短圆筒之分。用临界长度（Lcr)来作为划分长、短圆筒的界限，当其长度超过临界长度时，属于长圆

3、筒范围。反之属于短圆筒。临界长度可按下列公式计算：(cm)(1)长圆筒的临界压力公式为：(Kgf/cm2)(2a)对于钢制圆筒，取m=0.3，则上式可写成(Kgf/cm2)(2b)短圆筒的临界压力公式可按下式进行近似计算：(Kgf/cm2)(3)钢制圆筒的失稳波数(4)以上诸公式中:D¾¾圆筒中间面的直径．(cm)S0¾¾减去壁厚附加量的壁厚．(cm)L¾¾圆筒的长度.(cm)E¾¾弹性模数，碳钢取E=1.96´106(Kgf/cm2)μ¾¾泊桑系数，碳钢取m=0.3三.实验装置１．手摇试压泵：2

4、．缓冲罐：　３．试验容器：　４．薄皮垫：　５．Ｏ型橡胶垫６．偏置压块：　７。有机玻璃压盖：　８。密封圈：　９：压盖：　１０。试件：　１１．轴向支撑件：　Ａ．缓冲罐减压阀：　Ｂ．放空阀：　Ｃ.卸压阀：　ａ．缓冲罐压力表：　ｂ．试压容器压力表：图一本实验装置由手摇泵，缓冲罐、试验容器等组成（图一），试验容器由螺栓与平板压盖9相连接，平板中心开有圆孔，下垫一块中心开孔的橡皮垫相连接，再下面贴一块中心开孔的薄铁皮，试验时将试件压入橡皮垫的孔内．当容器内的压力升高时，液压将垫片压紧而建立密封；为了消除轴向力

5、对试件的影响，试件中放入支撑件11，支撑件上端顶在压盖7上．压盖中部是有机玻璃，以观察实验时试件的压扁过程．　　实验采用的试件为瓷杯，工具有游标卡尺、内卡、外卡、钢皮尺及扳手和钳子等．四.实验步骤　　１．试件放入前，准确测量试件的长度，直径和壁厚，按每隔９００测量一次，取其平均值．　　２．将试件放入实验装置的试压容器内，使橡皮紧扣在试件的开口端，以达到密封作用；放入支撑件，再在试件上端放置好垫圈，用有机玻璃压盖压住，最后将偏置压块压住，拧紧螺钉．　　３．先关闭阀门a，利用试压泵给缓冲罐加压到一定压

6、力，停止加压；然后打开阀门Ⅱ，缓慢给试压容器放压，直至试件失稳，并记下压力计读数．　　４．打开阀门C，待试压容器内压力下降到０后，松开偏置压块，取出失稳试件，观察其压扁情况，并测出失稳波数．五.实验报告要求　　１．列表详细记录实验所测各项数据．　　２．用公式计算Lcr，，确定试件属于何类圆筒．　　３．用图解法和计算法验算试件的临界压力值（Pcr）．　　4．验算试件失稳时的波数ｎ．　　５．将临界压力（Pcr）的理论值与实测值比较，得出相对误差的大小，并分析产生和原因．附：　　　　　　　　　　　　实验

7、情况记录　　　　　　　ＤｉＤＯｎ实ＳＯＬｅ实测Pcr计算Pcr查图PcrｎLcr备注表中：　　　Ｄｉ¾¾¾试件内径mm．　　　　　　ＤＯ¾¾¾试件外径mm.　　　　　　Lcr¾¾¾临界长度值mm；其它符号同前．e¾¾¾试件圆度.