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实验四薄壁容器应力测定实验

一．实验目的1、测定椭圆封头在内压作用下的应力分布规律。2、学习电阻应变仪的使用方法。

二．基本原理由于组成压力容器的二个部分(即椭圆封头、圆筒体)的曲率不同，在它们的连接处曲率发生突变，于是在受压后，在连接处生产边缘力系——边缘力矩和边缘剪力。这就使得在一定距离内的圆筒体和椭圆封头中的应力分布比较复杂。某些点出现了较高的局部应力。对于标准椭圆封头进行工程设计时，采用下式计算封头壁厚：式(4-1)12

1应力测定中采用电阻应变仪来测定封头各点的应变值，然后根据广义虎克定律换算成相应的应力值。由于封头受力后是处于二向应力状态，于是在弹性范围内可用广义虎克定律表示如下：2经向应力：3环向应力：

电阻应变仪的基本原理是将应变片电阻的微小变化，通过电桥转换成电压的变化。其大致过程为：

我们将应变片粘贴在封头外壁面上，使它与封头一起变形。封头的伸长或压缩变形将引起应变片电阻值的变化，它们之间有如下关系：

三．实验装置：实验装置如图4-1，容器材料为304，封头内径mm，mm。01应变片的布置方案是根据封头的应力分布特点来决定的。封头在轴对称载荷作用下可以认为是处于二向应力状态，而且在同一平行圆上各点受力情况是一样的。所以只需要在同一平行圆的某一点沿着环向和经向各贴一个应变片即可。经向应变片的中点线和环向应变片的轴线必须位于欲测之所在的平行圆上。本实验拟布置12对应变片见图四。各点离锥顶距离见表4-1。02

序号123456距离104070100130160序号789101112距离190220250290

实验步骤：01应变仪操作：02检查各接线是否正确、牢固；03打开应变仪电源；04检查应变仪是否工作正常；05设定包括灵敏系数，应与所贴应变片的灵敏系数K相对应；06设定通道选择，与转换箱通道相对应；07选择调零，检验各点初值是否为零；08

实验台阀门操作打开F1、F2、F3、F4、F8、F9、F10，关闭F5、F6、F7；

（三）控制台操作：1、向右扳动控制台面板上的总控开关11-14，启动控制台；2、操作台面板11-3开关置于手动位置，顺时针旋转11-8旋钮，打开电动调节阀；3、将开关11-9旋至“直接启动”位置；4、按下开关11-11，水泵开始运转；5、调整球阀F7使内压容器的压力达到所需的测量压力后，关闭阀门F9；6、按下开关11-10，关闭水泵。7、测量在0.2，0.4，0.6MPa下各点之应变值，并做好记录；

8、开启工控机，在桌面上打开“基本实验主程序”，点击“实验选择”按钮，选择“薄壁容器应力测定实验”菜单，点击“进入”按钮，进入“薄壁容器应力测定实验”画面；9、点击“参数设置”按钮，可以对参数重新设置（重复以前实验可不作此项操作）。10、点击“联机测量”按钮，进入测量窗口；a、点击“联机”按钮，再按应变仪“联机测量”键；系统开始与应变仪通讯，b、点击“调零”按钮，读入应变初读数；c、点击“测量”按钮，读入应变测量值；d、点击“记录”按钮，将数据写入数据库文件。e、点击“返回”按钮，退出测量窗口，返回实验程序。11、点击“数据处理”按钮，进入数据处理窗口（数据处理窗口操作可参照其帮助文件的提示）。

根据原始记录，用方格纸绘出各测点的P-ε曲线。因为是在弹性范围内，所以都应该是直线。0102求得在各压力下应变修正值；整理成表格。实验数据整理

1实验报告要求3包括“实验数据整理的全部内容”；2简述实验目的、原理及装置；4用0.6MPa下的应力值绘制封头应力分布曲线；5利用所学理论解释椭圆封头的应力分布状况；6存在问题讨论。