薄壁容器内压应力测定实验说明书Word文档格式.docx
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应变片
电桥V（I）放大器放大的V（I）检流计指示读数
电阻应变仪就是实现上述过程的仪器。
图二、电桥的工作原理
a.电桥的工作原理
如图二所示的电路，若在AC端加电压V，则BD端输出电压是：
（5）
电路中R1若为粘贴在容器上应变片的电阻值，称为“工作片”，R2为与工作片类型相同且电阻值相等的电阻片，其作用是抵消由于温度变化引起的电阻变化对应变测量的影响，使所测的电阻变化仅反应应变引起的电阻变化，称为“温度补偿片”。
一般是粘贴在与被测构件相同的“补偿极”上，但补偿板不受力作用。
放在工作片附近以两者处于相同的环境温度下，以消除温度影响的目的。
R3，R4为应变仪内的标准电阻，对于VBD的变化仅考虑工作片随容器受压时应变引起的电阻变化。
（5）式中，对R1求偏导数。
因R1＝R2
故
（6）
改用增量表示：
VBD＝
（7）
VBD=
（8）
上式表明：
电桥的输出电压变化VBD与测点的应变成正比。
b：
电阻应变仪
电阻应变仪的工作原理如图三所示。
图三、电阻应变仪的工作原理
三.实验装置
应变电测系统由传感元件（电阻应变片）和测量仪器二部分组成。
本实验的应变片为胶基箔式应变片（R片＝120）应变仪为CM-1H-32型，可进行多点应力测量。
加压采用手动加压泵，装置如图（4）所示
图四薄壁容器内压应力测定实验装置流程示意图
表一实验装置基本配置表
序号
设备名称
规格型号
数量
1
不锈钢容器φ400×
4,L=500
椭圆+球形封头
2
锥形+平板封头
3
手动试压泵
SY-40
4
温度变送器
Pt100
5
数据采集板
PCI8310
6
压力变送器
SM9320DP（0-1MPa）
7
计算机
CPU酷睿1.6G内存1.0G硬盘160G、DVD光驱，17”液晶显示器（触摸屏）
8
离心水泵
WB50/025
9
压力表
0-1.6MPa
10
静态电阻应变仪
CM-1H-32
11
数字显示仪
AI-501B24V
12
不锈钢水箱
实验用容器规格及应变片布置图如下图所示。
图五、椭圆封头应变片布置图
图六、球形封头应变片布置图
图七、锥形封头应变片布置图
图八、平板封头应变片布置图
四.实验操作方法：
本实验主要是测定圆形筒体和（平板封头、锥形封头、球形封头、椭圆封头）封头的主应力及分布情况，容器圆筒直边到封头顶点共贴有16片应变片，在平衡箱上1表示第1点的环向，2表示第2点的环向，17表示第1点的径向，18表示第2点的径向，以此类推，可测出16个点的径向和环向应力，由此可以得出封头和直边的应力分布状态。
具体实验操作可按下面过程进行。
（1）.仪器及应变片的预调平衡
本实验采用的CM-1H-32型电阻应变仪使用方法为：
1.应变仪背后接上电桥盒，接通电源，按下电源开关。
2.向水箱注入蒸馏水，将所有阀门全部关闭，启动离心水泵，打开阀门
V2、V3、V5向压力罐送水。
当出水管内有液体出现时，关闭阀门V2、V3，关闭离心水泵，关闭阀门V5。
3.应变仪调零后，向加压泵内灌水，若对容器1进行实验，打开V3阀门摇动加压泵手柄对容器1进行加压。
4.试验时加压顺序为：
压力P为0.150.30.5（MPa），加压应缓慢平稳，且待压力稳定后关闭阀门V3进行测量，并记录各压力等级下的应变值。
5.卸压时拧开阀门V5使容器内的液体回流到水箱中，卸压顺序：
0.50.30.15（MPa），卸压过程中，注意观察压力表的指示数，待降到预定值，立即关闭阀门V5，待压力稳定后，记录应变值。
五.实验结果与计算举例：
以椭圆封头压力容器2的第16组为例举例计算：
经向应变
=48μ和环向应变
=141μ
弹性模量E=210000（MPa）泊松比μ=0.28
=19.9（MPa）
=35.2（MPa）
表二、椭圆封头数据表
容器压力
616Kpa
540Kpa
设备1
距离
应变值
应力值（Mpa）
设备2
周向
83
24.9
72
21.7
50
156
46.6
137
41.3
100
128
36.4
113
32.1
140
82
32.7
28.8
175
-62
-3.0
-56
-3.1
205
-229
-53.7
-203
-47.3
235
-181
-39.5
-162
-35.6
255
14.5
12.9
270
28.4
73
24.8
290
145
39.6
129
35.2
305
164
41.2
146
36.6
320
160
38.9
142
34.6
13
335
38.2
138
33.8
14
355
38.8
34.2
15
375
39.2
139
34.8
16
415
39.9
141
径向
17
94
26.7
23.5
18
173
49.4
158
44.7
19
114
34.1
30.0
20
219
55.1
195
49.0
21
174
35.7
152
31.1
22
-24
-20.1
-16
-16.6
23
27
-5.4
-5.6
24
199
45.9
177
40.8
25
148
39.0
26
103
91
29.0
60
24.1
53
21.4
28
39
19.1
35
17.0
29
42
19.5
37
17.2
30
51
21.6
47
31
57
22.9
49
20.0
32
54
22.5
48
19.9
表三、球形封头数据表
613Kpa
508Kpa
108
30.7
92
26.4
16.2
13.6
125
59
14.8
185
69
20.5
58
17.7
220
38
11.1
33
10.0
250
46
14.4
40
12.2
275
56
17.9
15.7
295
64
17.1
14.7
310
80
20.1
67
16.8
330
155
45.0
130
37.7
345
170
45.4
143
38.4
360
169
42.3
35.6
163
40.5
395
39.4
132
33.0
39.8
455
33.3
96
85
25.2
15.0
12.6
14.6
75
21.5
71
11.0
62
13.7
21.8
19.3
13.2
11.9
11.7
9.7
44.5
126
37.0
104
34.5
29.9
24.5
21.3
52
22.2
19.2
22.4
18.9
23.8
21.9
表四、锥形封头数据表
643Kpa
523Kpa
6.5
1.7
44
8.6
24.6
18.2
117
30.2
93
23.1
162
116
27.8
53.1
38.5
260
51.5
122
285
55
25.7
16.4
-45
-11.9
-87
-26.9
-155
-40.2
-132
-32.7
340
-77
-12.3
-51
-6.6
40.9
35.3
380
42.2
37.4
135
32.0
410
136
32.8
29.6
430
121
119
28.3
6.0
2.4
2.8
10.4
8.9
12.8
25.6
12.4
40.3
30.1
225
61.7
182
49.3
206
50.4
32.3
-26
-8.8
-111
-30.8
-76
-27.2
-41
-17.8
13.8
78
176
48.4
39.1
28.6
22.7
18.5
15.3
11.2
表五、平板封头数据表
551Kpa
862
250.3
812
237.9
923
271.9
800
235.5
70
865
257.7
713
212.5
90
717
235.0
564
187.9
105
500
191.3
392
150.6
120
288
138.2
194
100.7
69.9
-32
29.5
166
-202
-10.7
-212
-36.4
-417
-85.0
-342
-88.6
191
-436
-120.3
-471
-143.6
211
-309
-51.9
-375
-72.9
231
44.1
-22
256
172
53.5
118
45.2
286
38.0
316
30.6
123
346
99
107
25.3
845
247.5
829
240.7
965
278.8
834
241.1
950
271.7
784
224.1
1122
301.4
930
247.9
1212
308.1
960
243.8
1138
277.7
886
214.3
953
219.7
576
129.2
553
113.1
187
29.1
157
9.2
-167
-59.9
-328
-102.6
-569
-159.7
46.4
197
21.0
424
101.4
418
93.8
224
62.0
287
72.9
63
18.8
10.2
10.6
六．实验结论
1．边缘应力方面：
平板封头最大，锥形封头次之，椭圆封头与圆形封头最小。
2．应力分布的特点：
球形封头的两相应力相等，椭圆封头与圆形封头次之，锥形封头最大。
3．圆封头的应力仅是圆筒周向应力的一半，圆筒的外表面的径向应力为周向应力的一半。
4．锥形封头，锥顶处应力为零，所以一般于锥顶处开孔。
5．
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