实验二-外压薄壁容器的稳定性实验.doc

实验二 外压薄壁容器的稳定性实验 一、实验目的 1．掌握失稳的概念，了解圆筒形壳体失稳后的形状和波数； 2．掌握临界压力的概念，了解长圆筒、短圆筒和刚性圆筒的划分及其临界压力。 二、实验内容 测量圆筒形容器失稳时的临界压力值，并与不同的理论公式计算值及图算法计算值进行比较。观察外压薄壁容器失稳后的形态和变形的波数，并按比例绘制试件失稳前后的横断面形状图，用近似公式计算试件变形波数。对实验结果进行分析和讨论。 三、实验装置 过程装备与控制工程专业基本实验综合实验台，详见附录二。 四、实验原理 圆筒的临界长度计算如式(2-1)和式(2-2)： （2－1） （2－2） 当：时，属于长圆筒； 时，属于短圆筒； 时，属于刚性圆筒。 圆筒的临界压力计算公式 （1）长圆筒的临界压力计算如式(2-3)： （2－3） （2）短圆筒的临界压力计算如式(2-4)和式(2-5)： ①R.V.Mises公式 （2－4） ②B.M.Pamm公式 （2－5） （3）利用外压圆筒的图算法计算其临界压力 3．波数的计算公式 （2－6） 五、实验步骤 （一）测量试件参数（见图2-2） 1．测量试件实际长度、圆弧处外部高度、 翻边处高度；外直径、内直径。 图2-2外压薄壁容器试件 图2-1外压薄壁容器的稳定性实验流程图 （二）计算试件参数 计算壁厚t、圆弧处内部高度、中径D、计算长度L。 （三）实验台操作 外压薄壁容器的稳定性实验流程图如图2-1所示，实验前打开阀门V05、V07、V09、V10、V12，关闭其他所有阀门。 （四）控制台操作 1．向右扳动控制台面板上的总控开关“14”，启动控制台； 2．顺时针旋转旋钮“8”到底，打开电动调节阀V14，逆时针旋转旋钮“7”到底； 3．向右扳动选择开关“13”，将水泵运行设置成变频运行方式，按下主水泵启动按钮“10”启动变频器； 4．顺时针旋转压力调节旋钮“7”使主水泵开始运转，将加压罐内充水至上封头与接管连接处，按下主水泵关闭按钮“9”关闭主水泵，同时关闭阀门V07，保持加压罐内水位不变。关闭加压罐旁边液位测量装置的两个阀门。 5．试件装入加压罐内，要注意的是使垫圈要紧贴试件上端翻边处的四周，以防泄漏，然后对称地拧紧螺母； 6．启动工控机，在桌面上打开“基本实验主程序”，点击“实验选择”按钮， 选择“外压薄壁容器的稳定性实验”菜单，点击“进入”按钮，进入“外压薄壁容器的稳定性实验”画面如图2-3所示，点击“开始实验”按钮，进入实验画面 7．打开阀门V07，按下主水泵启动按钮“10”启动主水泵。 8．单击“开始”按钮，单击“记录”按钮， 9．顺时针旋转压力调节旋钮“7”，使主水泵给加压罐缓慢加压，直至试件失稳为止，实验过程中的压力—时间图见图2-4。 10．试件失稳后，迅速按下主水泵关闭按钮“9”关闭主水泵。将压力调节旋钮“7”回零，以免水从加压罐溢出； 11．取出试件，观察和记录失稳后的波形及特点； 12．将理论计算值和实测值填入表格中（见表2-1和表2-2）。 图2-3外压薄壁容器的稳定性实验界面 表2-1 试件尺寸测量表 单位：mm 测量次数 实际长度 圆弧处外部高度 翻边处 高度 外径 内径 1 90.38 6.28 2.40 91.72 91.06 2 90.40 6.38 2.38 91.52 90.98 3 90.38 6.54 2.44 91.66 90.92 平均值 90.3867 6.40 2.4067 91.6333 90.9867 表2-2实验数据表 试件参数 mm 实测 MPa 理论计算 MPa 波数 L D t L/D D/t 仪表测 目测 Mises Pamm 图算法 实测 计算 90.39 9