12薄壁容器外压失稳实验

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1、1.2薄壁容器外压失稳实验1.1.1准备知识一、失稳现象薄壁容器在受外压作用时，往往在器壁内的应力还未达到材料的屈服极限，因刚度不足使容器失去原有形状，即被压扁或折曲成波形，这种现象称为失稳。圆筒形容器失去稳定性后，其横截面被折成波形，波数可能是1,2,3,4,……等任意整数，如图所示。OOAc鹹】1?34图2-1圆筒形容器失去稳定后的形状二、临界压力容器失去稳定性时的外压力，成为容器的临界压力，用#纣表示。容器承受临界值的外压力而失去稳定性，决非是由于容器壳体木身不圆的缘故，即是绝对圆的壳体也会失去稳定性。当然如壳体不圆（具有椭圆度）容器更容易失稳，即它的

2、临界压力值会下降。根据外压容器筒体的长短，可分为长圆筒，短圆筒和刚性圆筒三种，刚性圆筒一般具有足够的刚度，可不必考虑稳定性问题。但长圆筒，短圆筒必须进行稳定性计算，它们的临界压力p纣值大小主要与厚壁仃），外直径（》0），长度（厶）有关，亦受材料弹性模数（E），泊桑比（“）影响。理想钢制薄壁容器的临界压力与波数的计算公式如下：2J7f长圆筒Bress公式：p（r=—）3"1_“2D?59Et2短圆筒B.M.Pamm公式：p=——:―/L仇厲用I7^06JI=4I（L/D）2（t/D）临界尺寸：Lcr=1.17DjD/S°当L>Lcr时，为长圆筒；当L

3、时，为短圆筒。式中為一临界压力，MPa；D—圆筒直径，mm；L—圆筒计算长度，mm；SO—圆筒壁厚，mm；E—材料弹性模数，MPa；材料泊桑比；门一失稳时波数；Lcr—临界长度，mm。对于外压容器临界压力的计算，有时为计算简便起见，可借助于一些现成的计算图来进行。1.1.2实验指导一、目的要求1.观察外压容器的失稳破坏现彖及破坏后的形态。2.验证外压筒体试件失稳时临界压力的理论计算式。二、实验设施设备表2-2实验装置基本配置表:序号名称型号数量1电器转换器IP211-X12012温度变送器Pt100/0〜200°C13压力变送器SM9320DP(0-lMPa

4、)14压力表Y1000-1MPa25压力缓冲罐不锈钢080-12016离心泵不锈钢WB70/02517安全阀AI-501B24V88外压灌不锈钢①325-3509计算机CPU酷睿1.6G、内存1.0G、硬盘160G、DVD光驱,17”1液晶显不器、集成显卡10压缩机ZBM-O.067/8111储液罐不锈钢①150-25011图2-1薄壁圆筒外压失稳实验装置三、实验步骤1.开启计算机，启动计算机、打开实验软件。2.检查压力传感器和温度计是否正常。3.测量试件的有关参数：壁厚t,直径D（）,长度L。用千分卡测壁厚，用游标卡尺测内直径（便于精确测量）和长度，外直径

5、Do由内直径加壁厚得到。各参数分别测量两到三次，计算时取平均值。4.检查水箱内水是否充足，适量添加。启动离心泵，向失稳灌内注入适量水（水加至试件放入不易水为宜），安装测试试件。5.停止离心泵，将压力仪表输出值调至Oo6.启动压缩机，慢慢改变压缩比，增加压力，记录压力变化曲线。7.缓慢升压至试件破坏为止（试件破坏时有轻微的响声），记下容器的失稳压力（即有轻微响声时的瞬间压力，此压力为临界压力pcr）o失稳后需快速关闭压缩机开关。8.通过有机玻璃观察试件受压及其变形情况（失稳瞬间有响声）。9・关闭实验设备，释放压力，取出实验试件（观察试件变形情况）分析实验数据。

6、四实验数据记录整理1.列出测量所得的试件几何尺寸数据。2.记录压力变化曲线。1.记录失稳现象。2.记录波纹数斤。五、注意事项：1、注意启动离心泵时关闭出口阀。2、安装测试试件时注意安装螺栓要对称均匀地用扳手拧紧螺栓。3、安装完试件后不要再启动离心泵，防止液体倒灌入压缩机。4、压缩机，慢慢改变压缩比，缓慢加压。1.1.3实验数据分析处理与讨论1、验算波纹数"。2、计算容器的临界压力并与实测值进行比较。3、讨论、分析试验结果，分析误差原因。