內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力測定

1、內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)，作用及工作原理。2. 初步掌握常溫下電阻應(yīng)變片的粘帖技術(shù)，并對被測容器做好粘帖應(yīng)變 片、接線、防潮、檢查等準(zhǔn)備工作。3. 測定薄壁容器在內(nèi)壓作用時(shí)，圓筒及封頭上的應(yīng)力分布。4. 比較實(shí)測應(yīng)力和理論計(jì)算應(yīng)力，分析它們產(chǎn)生誤差的原因。5. 掌握“應(yīng)變電測法”測定容器應(yīng)力的基本原理和測試技術(shù)。、實(shí)驗(yàn)原理 由中低壓容器設(shè)計(jì)的薄殼理論可知，薄殼回轉(zhuǎn)容器在受壓時(shí)，在離開與 封頭連接處的器壁厚度上將產(chǎn)生徑向的和環(huán)向(切向)主薄膜應(yīng)力ce, ce及其相應(yīng)的主薄膜應(yīng)變6 e , 8 e,當(dāng)它們超過材料的曲服強(qiáng)度時(shí)，就導(dǎo)至容器破壞或大 面積屈服。 一方

2、面， 圓筒與封頭連接的邊緣地區(qū)， 由于幾何形狀的不連續(xù)而成的 附加彎曲應(yīng)力，此應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加會產(chǎn)生比薄膜應(yīng)力高很多的綜合應(yīng)力 , 這 種應(yīng)力具有局部性， 一離開邊緣就快速衰減。 邊緣應(yīng)力對疲勞失效和脆性破壞有 重大影響，其大小與容器的形式，制造質(zhì)量及操作條件有關(guān)，而工程實(shí)際中，不 少結(jié)構(gòu)和零部件， 由于形狀比較復(fù)雜， 理論上作應(yīng)力分析相當(dāng)困難， 這時(shí)就要采 用實(shí)測應(yīng)力分析法， 此外在一些重要的結(jié)構(gòu)中， 在進(jìn)行理論分析的同時(shí)， 還需要 進(jìn)行模型后實(shí)際結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測量， 以驗(yàn)正理論分析的可靠性和計(jì)算的精確度， 因 此實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析在壓力容器的應(yīng)力分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì)中占有重要的地位。就可以通過測量變形來

3、達(dá)到測量應(yīng)所以測出徑向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變， 就實(shí)測應(yīng)力的方法很多，但目前應(yīng)用的主要有兩種，即光彈法和電測法， 其中電測法應(yīng)用的最多。 我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是用電測法測容器中的應(yīng)力。 一般容器 器壁中的應(yīng)力不能直接觀察到， 但變形無論多麼微小， 總是可以測量的， 由于變 形和內(nèi)力有一定的關(guān)系， 只要知道這鐘關(guān)系， 力的目的， 由于薄膜容器的應(yīng)力是兩向應(yīng)力， 可以根據(jù)廣義虎克定律求相應(yīng)應(yīng)力：£ e)2)c e =E(8e+ 卩( a)c e =E(8e+ u ( b )式中：E材料的彈性模量，碳鋼為 卩一泊桑系數(shù)；對碳鋼為( 8 e實(shí)測的徑向應(yīng)變值， £ e實(shí)測的環(huán)向應(yīng)變值， ce徑向應(yīng)

4、力 ce 環(huán)向應(yīng)力f 0.21 X 106Mpa0.31 X 106Mpa1 X 106Mpa2)量Ri,因此電橋失去平衡，電流計(jì)中將有電流通過，我們調(diào)節(jié)可變電阻 R- R時(shí)電橋又一次平衡：(Ri+ARi)( R4一艮)=R2 R3整理上式，略去高階小量 RiR,并與(c)式相減可得： R = Ri/ RdXA R(d)所以通過調(diào)節(jié)可變電阻，由(d)式可求出測量應(yīng)變片的電阻增量 應(yīng)變不超過一定范圍時(shí)，電阻絲的電阻相對改變量 R/R與其線段應(yīng)變 L/L成線性關(guān)系，即：Ri,當(dāng)& =那么應(yīng)變是怎樣測得的呢？下面來介紹如何用電阻應(yīng)變儀來進(jìn)行應(yīng)變測 量。在電阻應(yīng)變儀中，一般用電橋?qū)?yīng)變片的電阻

5、變化轉(zhuǎn)換成電流的變化， 這個(gè)電橋是惠斯頓電橋，如圖11所示，R,F4作為四個(gè)橋臂，AC對角線接電源E。BD對角線接電流計(jì)。其中R為測量片，貼在容器待測應(yīng)力的部 位。R為與Ri同一類同一阻值的應(yīng)變片，貼在與被測構(gòu)件材質(zhì)相同的試塊上， 它不受力，但與R感受相同的溫度，起溫度補(bǔ)償作用。故稱溫度補(bǔ)償片。& R4為儀器內(nèi)部配備的固有電阻。當(dāng)電橋平衡時(shí)，(即無電流通過檢流計(jì))，有下式成立：R R4= R2 R3(c)當(dāng)被測構(gòu)件受力后，應(yīng)變片隨之發(fā)生變形，其電阻值將產(chǎn)生一微小的增R,當(dāng)£ = R/( RiX K)但實(shí)際上，電阻應(yīng)變儀測量并不需要這樣的計(jì)算，而是已經(jīng)將儀器輸出 的電信號標(biāo)定為

6、相應(yīng)的應(yīng)變值，在儀器上直接讀取£值即可。另外說明一下溫度 補(bǔ)償片的作用，由上述得知，在被測構(gòu)件未受力時(shí),Rl = R2= R3= R4=R'，如果環(huán)境溫度改變或被測構(gòu)件溫度改變，這時(shí) Ri、F2的電阻由R變?yōu)镽+ARt，而R 不變（儀器內(nèi)部電阻），貝皿橋仍滿足（Ri+Ft） X R' =（ R+ARt） R的平衡 條件。這樣由溫度變化引起的測量片 R阻值的變化，就被溫度補(bǔ)償片 R的阻值 變化平衡掉了，而不至于影響測量溫度。所以 R起到了溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。三、?shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備手動試壓泵內(nèi)壓容器YJ-33靜態(tài)應(yīng)變測量處理 儀YZ-22電阻平衡箱四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 熟悉電阻應(yīng)變

7、儀，預(yù)調(diào)平衡箱的使用方法及操作步驟。2. 按半橋接法，將各電阻片依次接到預(yù)調(diào)平衡箱各旋鈕上。3. 檢查各部分接線是否正確，各接線柱必須擰緊。4. 打開儀器電源，按下“調(diào)零”按鈕燈熄滅后將手抬起，儀器自動調(diào)零。5. 儀器調(diào)零結(jié)束，開始生壓測量從 0.5 MPa、1.5Mpa、2.5Mpa。6. 打開泵的排氣閥，放油卸壓，在降壓過程中在2.5MPa 1.5MPa、0.5Mpa時(shí)，仍需停泵測量，記錄下各點(diǎn)的應(yīng)變值，和升壓時(shí)比較取平均值，可更準(zhǔn)確。7. 壓力降至零后，略等3分鐘，逐點(diǎn)測量零點(diǎn)漂移情況并做記錄。工作片工作片補(bǔ)償片ODO半橋法接線圖五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 簡述靜態(tài)應(yīng)變測量原理和測量方法。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄在坐表紙上作 P£應(yīng)變曲線，P為縱坐標(biāo)，£為橫坐標(biāo)，畫出各應(yīng)變片的P £曲線。3. 將修正后的1Mpa下各點(diǎn)的應(yīng)變值代入（a ）、