1、內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力測定實驗

1、實驗1內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力測定實驗一、實驗?zāi)康模毫私獗”谌萜髟趦?nèi)壓作用下筒體的應(yīng)力分布情況；驗證薄壁容器筒體應(yīng)力計 算的理論公式。熟悉和掌握電阻應(yīng)變片粘貼技術(shù)的操作方法和步驟。掌握使用應(yīng)變數(shù)據(jù)采集測量儀器測量應(yīng)力變化的原理和操作方法。二、實驗原理理論計算根據(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(yīng)力值：經(jīng)向應(yīng)力(軸向應(yīng)力)。=P( %+ )(1-1)環(huán)向應(yīng)力(周向應(yīng)力)氣=)(1-2)式中：p 容器所受內(nèi)壓力(MPa)D. 一容器內(nèi)直徑(mm)t 容器壁厚(mm)中一經(jīng)向應(yīng)力。 環(huán)向應(yīng)力實驗測定：應(yīng)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(dāng)其變形在彈性范圍

2、以 內(nèi)，容器壁各點的應(yīng)力應(yīng)變符合虎克定律，即： = E (e +M )(1-3)工 1 |LX 2 工 t = E (e +pe )(1-4)t 1 |L12 t x故只要測得容器壁的徑向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變，即可根據(jù)虎克定律求得。，和a ,。（2）用電阻應(yīng)力儀測量應(yīng)變的原理:圖1-1應(yīng)變片結(jié)構(gòu) 簡圖電阻應(yīng)變測量法是測定壓力容 器筒壁應(yīng)變的常用方法之一。其測量 裝置由三部分組成：即電阻應(yīng)變片， 連接導(dǎo)線和電阻應(yīng)變儀。常用的電阻 應(yīng)變片是很細(xì)的金屬電阻絲粘于絕 緣的薄紙上而成。見圖一所示，將此 電阻片用特殊的膠合劑貼在容器壁欲測之部位。當(dāng)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

3、改變引起其電阻值的相應(yīng)改變，則可以 用電阻應(yīng)變儀測出電阻的改變，再換算成應(yīng)變，直接由應(yīng)變儀上讀出。電阻絲的應(yīng)變與電阻的改變有如下的關(guān)系：竺=K蘭R l式中：竺一電阻絲單位電阻改變R冬一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(yīng)變。）lK一靈敏系數(shù)，與電阻絲的物理性質(zhì)有關(guān)，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AR（電阻絲電阻改變）就可以求出8值。電阻應(yīng)變儀是采用電橋測量原理測出AR TOC o 1-5 h z 并換成m （即為1/106 ）的變形量。/、I簡單的電橋測量原理見圖2.咨篆圖中：rm-測量電阻i. W 、）r

4、k -補(bǔ)償電阻HR1 -橋臂電阻卜 b pk保護(hù)電阻1-2電橋測量原理圖R -可調(diào)橋臂電阻當(dāng)電橋平衡（即檢流計中無電流通過）時:(1-5)當(dāng)Rm有Rm變動時（如電阻應(yīng)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AR后使電橋重新達(dá)到平衡。把AR換算成m，就可以直接在應(yīng) 變儀上讀出。補(bǔ)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 值相同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(bǔ)償作用。三、實驗裝置實驗容器的筒體用DN410不銹鋼管制造，具體尺寸如圖1-3所示：球型封頭橢圓封頭平板封頭錐形封頭容器B容器A圖1-3實驗容器A和容器B四、實驗步驟：了解實驗裝置

5、（包括管路、閥門、容器、壓力自控泵等在實驗裝置中的功能 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。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。（2）測量電阻應(yīng)變片的電阻值，記錄電阻片的靈敏系數(shù)，以便將應(yīng)變儀靈敏系 數(shù)點放在相應(yīng)的位置上（實驗室已準(zhǔn)備好）。應(yīng)力罐II壓力應(yīng)力罐I壓力應(yīng)力測試罐IVA113P101V107P102手動泵水 槽離心泵圖1-4實驗裝置流程圖（3）將“502”膠液均勻分布在電阻片的背面（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

6、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(yīng)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(yīng)變片的引出線 和測量導(dǎo)線的焊接連接（測量導(dǎo)線和儀器的連接以及補(bǔ)償片的粘貼已由實驗室 準(zhǔn)備好）。（5）電阻片的粘貼步驟和方法可由指導(dǎo)教師講清要點和示范粘貼后再進(jìn)行，所 有粘貼的電阻片和焊接接線經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后，再進(jìn)入應(yīng)變測量儀器測量 的調(diào)節(jié)步驟。了解CML-1H型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法。（1）按鍵功能及使用數(shù)字鍵（0-9 ）的功能：數(shù)字鍵由數(shù)字（0-9）及增（）、減（）鍵組成，主 要用于數(shù)據(jù)采集通

7、道的顯示切換及應(yīng)變片K值的設(shè)置。功能鍵的功能：功能鍵共6鍵，即“K值設(shè)定”鍵、“應(yīng)變清零”鍵、“應(yīng)力 清零”鍵、“標(biāo)定”鍵及“確定”“返回”鍵。（2）用1/4橋測量時請將應(yīng)變片及線路連接好，并檢查無誤后打開電源。（3）按下“基零”鍵，儀表顯示“000”或“-000”（表示內(nèi)部已調(diào)好）。（4）給測件加載，加載完成后按數(shù)字鍵切換顯示測點查看記錄載荷值。（5）反復(fù)步驟（3），在零壓力的情況下，使各工作片接點的電橋平衡。（6）加載用手動泵對容器加壓，并通過放水泄漏閥對容器降壓，分別在0.2、0.4、0.6 （MPa）停留，記下各測點（即貼片點）的應(yīng)變值（）。五、注意事項：對儀器、工具、藥品等要注意愛惜，節(jié)約使用濾紙、棉球、丙酮、膠水、電 阻片等消耗品；實驗結(jié)束后，藥品、工具等要加以整理和清潔。應(yīng)變儀屬于精密電子儀器，故在轉(zhuǎn)動開關(guān)及調(diào)節(jié)盤宜時要輕巧緩慢，禁止在 尚未熟悉使用儀器前任意撥動開關(guān)。實驗準(zhǔn)備及儀器調(diào)試完備，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后方可升壓進(jìn)行測量；測量過程 中應(yīng)避免設(shè)備、導(dǎo)線移動，以免引起接觸電阻的改變。容器加、減壓應(yīng)緩慢進(jìn)行，待壓力穩(wěn)定后再進(jìn)行測量。各組實驗結(jié)果最后須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查并認(rèn)可，整理好儀器設(shè)備，打掃現(xiàn)場方 可離開實驗現(xiàn)場。六、實驗報告：列表記載各項數(shù)據(jù)（附表記載內(nèi)壓薄壁容器應(yīng)變值測定結(jié)果）