内压容器应力测定实验报告.doc

实验4 内压容器应力测定实验（平盖封头）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。 2）测点处布片方案的合理拟定。 3）测试对象加载的步骤等。2、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。3、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1、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=4mm600锥型封头：Di=300mm ，S=4mm，半顶角300900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（相当于0Cr18Ni9），=0.3 E=1.96105kg/cm2，最大实验压力2.5Mp2、静态数字应变仪（SDY2002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1）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）。 图1 实验装置示意图2） 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。3） 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02.5Mpa1.6Mpa0。注意加、卸载速度不应太快。4） 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。2、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-2003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。3、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（如下图），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。应变片12233边缘边缘4455667788910距离（mm）403316111019282825圆心处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。采用计算机自动测量模式时，操作步骤参见附录“软件使用指南”。注意：为消除应变片在初次加载时的永久变形，使滞后量趋于稳定，应在使用应变片测量前，最好先加载卸载几次，再进行正式的测定。7、系统卸载测量微开各容器上的“卸压阀”分别卸载，观察容器上压力表示值，至压力为1.6MPa时关闭“卸压阀”，按步骤6逐点读取应变读数。8、各个压力等级测量完毕后，打开“卸压阀”，给各个容器卸载。卸载完毕后检查一下各测点的回零情况，关闭测量仪器。五、实验数据及处理1、各点应变片读数：通道应变片示数()压力（MP）（）初始时2.08实际应变值1-682132812-11621632 38300292414-561-575514-504-51865-445-4507-303964268-1459-132232310040040011935334412061561513-1323925214-12-401-38915-8-295-28716913512617-31-6251843363119819-2519121620-1383-12711122、各测点实际应力值、理论应力值及误差计算：布片点12345678910实际周向应力(MPa)827579-56-30-239144043实际径向应力(MPa)927373-20-3923343746理论周向应力(MPa)787878-48-36-176233237理论径向应力(MPa)393939-12-5619293437周向应力误差(MPa)5%4%1%17%17%35%33%39%25%16%径向应力误差(MPa)135%87%87%67%40%33%21%17%9%24%下面以布片点1为例计算：实际应力值： =82 MPa = =92 MPa理论应力值： 理=78 MPa 理=39 MPa误差： e=5% e=135%3、应力分布曲线图：