过程装备专业实验实验指导书.docVIP

过程装备专业实验 实 验 指 导 书 武汉工程大学 二零一五年三月 目 录 实验一 内压容器应力测试实验 实验二 外压容器失稳测试实验 实验三 高压爆破综合实验 实验一 内压容器应力测试实验 一、实验目的 1、掌握对各种压力容器的应力分析研究，要求做到： 1) 正确合理的选择测点位置。 测点处布片方案的合理拟定。 测试对象加载的步骤等。 2、掌握静态应变20点以上的测量技能。 3、学会使用计算机和数据采集仪对测点应变进行自动数据采集。 4、初步学会测量数据的处理和测量结果的误差分析。 二、实验仪器及设备 实验对象： 实验对象为六组带不同封头的内压容器，参数如下： 标准椭圆封头：Di=300mm， S=4mm 标准碟形封头：Di=300mm， S=4mm 600锥型封头：Di=300mm ，S=4mm，半顶角300 900锥型封头：Di=300mm ，S=4mm，半顶角450 半球型封头：Di=300mm，S=4mm 平盖型封头：S=25mm 容器圆柱形筒体：Di=300mm ，S=4mm 容器材料304不锈钢，μ=0.3 E=1.96×105kg/cm2，最大实验压力2.5Mp 2、静态数字应变仪（SDY—2203型3台，预调平衡箱3台）、应变数据采集仪（1台）及计算机（1台）， 3、实验装置（图1） 三、实验原理 1 准备工作 测点选择 由容器受内压作用时应力分布状况分析，知各个封头曲率比较大的部位，以及封头和筒体连接的部位，应力变化较大。故上述两区间相应地增加测点数量（具体分布尺寸见现场实验装置）。 补偿块 压力表 排气阀 工作片 压力表 实验容器 电动油泵 加压阀 卸压阀 图1 实验装置示意图 布片方案 实验对象为内压薄壁容器，筒壁应力状态可简化为二向平面应力状态，且主应力方向为相互垂直的经向和环向。因此在测点布片时应沿两向主应力方向垂直粘贴应变片。 加载步骤 从0开始加载至2.5Mpa测一次各点应变，再卸载至1.6Mpa测一次各点应变，最后卸载回零，即0—2.5Mpa—1.6Mpa—0。注意加、卸载速度不应太快。 应变片接桥形式 实验容器受单一载荷作用的平面应力状态，采用同一温度补偿片的半桥接法。 实验现场的主要工作 1）将测量好的应变片和补偿片，按顺序接在预调平衡箱背面的接线柱上。 2）应变仪和预调平衡箱调整与操作。（详见SDY-2203型静态数字应变仪使用说明） 3）对容器加载和记录测量数据。 4）对应变进行数据采集。 应力计算及实验数据修正 1）根据测得的主应变，如下式计算主应力： = 2）根据相关教材中的理论公式，计算筒体、封头和连接处的理，理，实测值与理论值间的误差为： 3）应变片横向效应的修正公式： 对单向应力状态的测点，即使横向效应系数达5%，所产生的误差及均小于1%，因此一般可不修正。工程上，非精准测量时，在平面应力状态下的测点，应变量不大，一般可以不修正。 4）测量连接导线很长时，应进行电阻的修正计算： 式中： ——周向主应变读数； ——经向主应变读数； ——测定周向应变的连接导线电阻； ——测定经向应变的连接导线电阻； ——应变片的横向效应系数； ——应变片电阻值 =0.285 四、实验步骤 1、根据选择的测点，确定布片方案，进行容器打磨，划线定位，表面脱脂处理，粘贴应变片，进行防护处理。 2、将测量片，补偿片连接导线编号，并记下相对应的测点编号，根据仪器的使用说明，将测量片，补偿片接入预调平衡箱对应的接线柱上。 3、应变仪、预调平衡箱开机预热30分钟；电脑开机，运行测试分析软件。 4、按应变仪、预调平衡箱的操作规程对个测点进行预调平衡。 5、系统加载 关闭每个试验容器上的“卸压阀”，接通试压油泵电源；观察容器上的压力表指示，至压力稳定（略高于2.5MPa）时断开电源，保持压力。 6、应变测量 协调操作应变仪、预调平衡箱，读取记录各点应变读数。采用计算机自