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1、化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 1 实 验 报 告 内压薄壁容器应力计算机辅助测试 报告系别：过程装备与控制工程 班号：10308023 指导老师：钟月华 学生姓名：林俊宇 学号：1043082112 实验日期：2013 年 4 月 5 日 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 2 一、一、实验名称实验名称 内压薄壁容器应力计算机辅助测试 二二、实验目的实验目的 1. 了解实验应力测试的常用方法。 2. 掌握实验仪器设备的基本原理和测试方法。 3. 分析处理实验测量数据，与理论计算值进行对比。 三、三、主要实验仪器（包括名称、型号、规格
2、）主要实验仪器（包括名称、型号、规格） 1. 贴片 电阻应变片采用 120 欧姆或 500 欧姆的电阻值， 在每个测点沿两个主应力方向分别贴 1 片应变片，每个容器封头上测 8 个点（沿封头经线，从风头顶点到封头与筒体直边段均不） ，筒体上测两个点，共测十个点。 2应变仪。 应变仪采用带 20 个测试点的 DH3818 数字应变测试仪。 3测试软件 软件中为 DH3818 应变测试仪配套的教师监控软件及实验分析软件， 可以从计算机侧读出各点的应变值并进行初步的数据处理与分析。 四、四、实验原理实验原理与方法与方法简述简述 将电阻应变片贴于待测容器的封头与筒体上， 利用 DH3818 应变测试仪
3、测量各测量点的径向应变和环向应变，通过 RS232 与计算机进行通讯，得到各点应变值，再用广义胡克定律得到各点的径向和环向应力，最后分析数据并绘出应力曲线。结构如下图所示： 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 3 应力是物体由于外因（受力、温度变化等）或内在缺陷而产生变形时，在内部任意截面单位面积上形成的内力， 压力容器的应力则是由于内压载荷在容器任一单位截面上产生的内力。由于各种原因（如容器材质的差异、壁厚的变化、曲率半径的不连续以及容器附件的安装等） 使得容器不同截面上的应力产生较大的差异，要直接测定这些应力的大小是很困难的，通常只能采用间接测量法。压力容器应力
4、测试的原理是通过电阻应变计先测出容器表面不同位置的线应变， 再通过广义胡克定律计算出容器不同位置的应力分布。 广义胡克定律用于中、低压薄壁容器的计算公式如下： 2211EE式子中符号的意义为： 、容器的径向、环向主应变 E材料弹性模量，本实验 E=2 泊松比,本实验 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 4 、容器的径向、环向主应力 很显然，当容器材料一定时，E 和为常量，如果能测出容器不同部位的径向应变和环向应变，则根据（1）式可计算出相应部位的应力分布。 三、三、实验操作实验操作 1、实验前仔细阅读实验操作规程，熟悉实验原理和操作方法。 2、系统上电 打开应变仪电
5、源和计算机开机运行并运行监控程序。 3、容器加压与测量读数 通过手摇泵对容器进行加压，分布测量容器加压和减压过程中的2kg/cm2、5 kg/cm2、8 kg/cm2压力下的各点应变值并记录。 4、重复第 3 步，测量至少 3 组数据。 五五、实验数据记录实验数据记录与分析与分析 1.锥形封头锥形封头 原始数据原始数据 应变（）应变（） 2kg/cm2kg/cm2 2 5kg/cm5kg/cm2 2 8kg/cm8kg/cm2 2 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 1 1 14.5 62.5 34.5 153.5 56 247 2 2 19.5 74 45.5 180
6、 74 289 3 3 -119.5 -77 -292 -192.5 -464 -308 4 4 107 -3.5 261.5 -7.5 420 -15.5 5 5 32.5 102 76 250.5 121 399.5 6 6 76.5 185.5 288.5 7 7 6 55 13 133.5 22 212.5 8 8 6 20 15 49 24 80 9 9 0 4.5 -1.5 12.5 -3 21 1010 0.5 4.5 2 10.5 8 17 锥形封头理论应力计算公式： 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 5 薄壁圆筒理论应力计算公式： 应变理论计算公
7、式： 已知：tan =150/169,cos;厚度 ;第二曲率半径 ; 应变计算公式： 2211EE以点 8 为例，p=0.2Mpa,测量位置 r=46mm； 锥形封头理论应力： 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 6 薄壁圆筒理论应力： 锥形封头应变理论： 测试应力： 误差分析： 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 7 由上公式可以算出如下数据： 0.2Mpa0.2Mpa 时理论与计算值时理论与计算值 理论值理论值 实测值实测值 应变（）应变（） 应力（应力（Mpa)Mpa) 应变（）应变（） 应力（应力（Mpa)Mpa) 经向经向 环
8、向环向 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 1 1 11 43 5 10 14.5 62.5 6.9444 14.444 2 2 11 43 5 10 19.5 74 8.7283 17.244 3 3 14.708 57.495 6.6854 13.371 -119.5 -77 -30.61 -23.97 4 4 13.433 52.512 6.106 12.212 107 -3.5 23.008 5.7422 5 5 11.178 43.696 5.0809 10.162 32.5 102 13.251 24.11 6 6 8.9228 34.88 4.0558 8
9、.1116 76.5 7 7 6.6676 26.064 3.0307 6.0614 6 55 4.6441 12.3 8 8 4.5104 17.632 2.0502 4.1004 6 20 2.5174 4.7049 9 9 2.2552 8.8158 1.0251 2.0502 0 4.5 0.2734 0.9766 1010 0 0 0 0 0.5 4.5 0.3819 1.0069 应力曲线： 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 8 2.球形封头球形封头 原始数据原始数据 应变（）应变（） 2kg/cm2kg/cm2 2 5kg/cm5kg/cm2 2 8
10、kg/cm8kg/cm2 2 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 1 1 11.5 39.5 30 98 47.5 163.5 2 2 13 41 28 103.5 60 171.5 3 3 9 25 18.5 0 32.5 0 4 4 27.5 14.5 67 34.5 113.5 55 5 5 18.5 45 71.5 6 6 21 18 50.5 44 489.5 69.5 7 7 14 14.5 34 34.5 60.5 56 8 8 28.5 21.5 68.5 53 110.5 85.5 9 9 11 14 26 36 45 56 1010 24 15.5
11、59 39 96 61.5 球形封头应力理论公式： 薄壁圆筒理论应力计算公式： 应变理论公式： 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 9 已知：R=R2=150mm;厚度 t=3mm; 应变计算公式： 2211EE由上公式可以算出如下数据： 0.2Mpa0.2Mpa 时理论与计算值时理论与计算值 理论值理论值 实测值实测值 应变（）应变（） 应力（应力（Mpa)Mpa) 应变（）应变（） 应力（应力（Mpa)Mpa) 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 1 1 11 43 5 10 11.5 39.5 4.8958 9.27
12、08 2 2 11 43 5 10 13 41 5.3125 9.6875 3 3 43 11 10 5 9 25 3.4722 5.9722 4 4 43 11 10 5 27.5 14.5 6.849 4.8177 5 5 43 11 10 5 18.5 4.0148 6 6 43 11 10 5 21 18 5.651 5.1823 7 7 43 11 10 5 14 14.5 3.9193 3.9974 8 8 43 11 10 5 28.5 21.5 7.4913 6.3976 9 9 43 11 10 5 11 14 3.2378 3.7066 1010 43 11 10 5 24
13、 15.5 6.1502 4.822 应力曲线： 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 10 3.平板平板封头封头 原始数据原始数据 应变（）应变（） 2kg/cm2kg/cm2 2 5kg/cm5kg/cm2 2 8kg/cm8kg/cm2 2 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 经向经向 环向环向 1 1 10 54.5 30 140 51.5 226 2 2 47 40.5 128.5 102.5 209.5 164 3 3 -51 -128 -203.5 4 4 -12.5 35.5 -28 91 -42.5 146 5 5 0 37.5 2 98 8.5
14、 157 6 6 15.5 42.5 46 109.5 76.5 177 7 7 28.5 47.5 80 122 130.5 196 8 8 37.5 64 104.5 129 170 207.5 9 9 43 52.5 118 135 193.5 216.5 1010 10 53 138 222 平板封头应力理论公式： 应变理论公式： 化学工程学院 过控三班 林俊宇 1043082112 四川大学 11 已知：tan =150/169;厚度 t=3mm;R=150mm; 应变计算公式： 2211EE由上公式可以算出如下数据： 0.2Mpa0.2Mpa 时理论与计算值时理论与计算值理论值理论值 实测值实测值 应变（）应变（） 应力（应力（Mpa)Mpa) 应变（
