內(nèi)壓容器應力測定實驗報告.doc

實驗4 內(nèi)壓容器應力測定實驗（平蓋封頭）一、實驗目的1、掌握對各種壓力容器的應力分析研究，要求做到： 1) 正確合理的選擇測點位置。 2）測點處布片方案的合理擬定。 3）測試對象加載的步驟等。2、學會使用計算機和數(shù)據(jù)采集儀對測點應變進行自動數(shù)據(jù)采集。3、初步學會測量數(shù)據(jù)的處理和測量結果的誤差分析。二、實驗儀器及設備1、實驗對象：實驗對象為六組帶不同封頭的內(nèi)壓容器，參數(shù)如下：標準橢圓封頭：Di=300mm， S=4mm標準碟形封頭：Di=300mm， S=4mm600錐型封頭：Di=300mm ，S=4mm，半頂角300900錐型封頭：Di=300mm ，S=4mm，半頂角450半球型封頭：Di=300mm，S=4mm 平蓋型封頭：S=25mm容器圓柱形筒體：Di=300mm ，S=4mm容器材料304不銹鋼（相當于0Cr18Ni9），=0.3 E=1.96105kg/cm2，最大實驗壓力2.5Mp2、靜態(tài)數(shù)字應變儀（SDY2002型3臺，預調平衡箱3臺）、應變數(shù)據(jù)采集儀（1臺）及計算機（1臺）， 3、實驗裝置（圖1）三、實驗原理1 準備工作1）測點選擇由容器受內(nèi)壓作用時應力分布狀況分析，知各個封頭曲率比較大的部位，以及封頭和筒體連接的部位，應力變化較大。故上述兩區(qū)間相應地增加測點數(shù)量（具體分布尺寸見現(xiàn)場實驗裝置）。 圖1 實驗裝置示意圖2） 布片方案實驗對象為內(nèi)壓薄壁容器，筒壁應力狀態(tài)可簡化為二向平面應力狀態(tài)，且主應力方向為相互垂直的經(jīng)向和環(huán)向。因此在測點布片時應沿兩向主應力方向垂直粘貼應變片。3） 加載步驟從0開始加載至2.5Mpa測一次各點應變，再卸載至1.6Mpa測一次各點應變，最后卸載回零，即02.5Mpa1.6Mpa0。注意加、卸載速度不應太快。4） 應變片接橋形式實驗容器受單一載荷作用的平面應力狀態(tài)，采用同一溫度補償片的半橋接法。2、實驗現(xiàn)場的主要工作1）將測量好的應變片和補償片，按順序接在預調平衡箱背面的接線柱上。2）應變儀和預調平衡箱調整與操作。（詳見SDY-2003型靜態(tài)數(shù)字應變儀使用說明）3）對容器加載和記錄測量數(shù)據(jù)。4）對應變進行數(shù)據(jù)采集。3、應力計算及實驗數(shù)據(jù)修正1）根據(jù)測得的主應變，如下式計算主應力： = 2）根據(jù)相關教材中的理論公式，計算筒體、封頭和連接處的理，理，實測值與理論值間的誤差為： 3）應變片橫向效應的修正公式： 對單向應力狀態(tài)的測點，即使橫向效應系數(shù)達5%，所產(chǎn)生的誤差及均小于1%，因此一般可不修正。工程上，非精準測量時，在平面應力狀態(tài)下的測點，應變量不大，一般可以不修正。4）測量連接導線很長時，應進行電阻的修正計算： 式中： 周向主應變讀數(shù)；經(jīng)向主應變讀數(shù)；測定周向應變的連接導線電阻；測定經(jīng)向應變的連接導線電阻；應變片的橫向效應系數(shù)；應變片電阻值 =0.285四、實驗步驟1、根據(jù)選擇的測點，確定布片方案（如下圖），進行容器打磨，劃線定位，表面脫脂處理，粘貼應變片，進行防護處理。應變片12233邊緣邊緣4455667788910距離（mm）403316111019282825圓心處2、將測量片，補償片連接導線編號，并記下相對應的測點編號，根據(jù)儀器的使用說明，將測量片，補償片接入預調平衡箱對應的接線柱上。3、應變儀、預調平衡箱開機預熱30分鐘；電腦開機，運行測試分析軟件。4、按應變儀、預調平衡箱的操作規(guī)程對個測點進行預調平衡。5、系統(tǒng)加載關閉每個試驗容器上的“卸壓閥”，接通試壓油泵電源；觀察容器上的壓力表指示，至壓力穩(wěn)定（略高于2.5MPa）時斷開電源，保持壓力。6、應變測量協(xié)調操作應變儀、預調平衡箱，讀取記錄各點應變讀數(shù)。采用計算機自動測量模式時，操作步驟參見附錄“軟件使用指南”。注意：為消除應變片在初次加載時的永久變形，使滯后量趨于穩(wěn)定，應在使用應變片測量前，最好先加載卸載幾次，再進行正式的測定。7、系統(tǒng)卸載測量微開各容器上的“卸壓閥”分別卸載，觀察容器上壓力表示值，至壓力為1.6MPa時關閉“卸壓閥”，按步驟6逐點讀取應變讀數(shù)。8、各個壓力等級測量完畢后，打開“卸壓閥”，給各個容器卸載。卸載完畢后檢查一下各測點的回零情況，關閉測量儀器。五、實驗數(shù)據(jù)及處理1、各點應變片讀數(shù)：通道應變片示數(shù)()壓力（MP）（）初始時2.08實際應變值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、各測點實際應力值、理論應力值及誤差計算：布片點12345678910實際周向應力(MPa)827579-56-30-239144043實際徑向應力(MPa)927373-20-3923343746理論周向應力(MPa)787878-48-36-176233237理論徑向應力(MPa)393939-12-5619293437周向應力誤差(MPa)5%4%1%17%17%35%33%39%25%16%徑向應力誤差(MPa)