实验二 外压薄壁容器的稳定实验.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1 圆筒的临界长度计算如式(2-1)和式(2-2)： （21） （22） 当：时，属于长圆筒；时，属于短圆筒；时，属于刚性圆筒。2 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)： （23） （2）短圆筒的临界压力计算如式(2-4)和式(2-5)：R.V.Mises公式 （24） B.M.Pamm公式 （25） （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 （26）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试件时稳失稳后，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190.386.282.4091.7291.06290.406.382.3891.5290.98390.386.542.4491.6690.92平均值90.38676.402.406791.633390.9867表2-2实验数据表试件参数 mm实测 MPa理论计算 MPa波数LDtL/D