内压薄壁容器应力测定
内压薄壁容器应力测定实验
1MPa下实测应力值 距离 σψ σθ 0 40 80
理论计算值 σψ σθ
31.85 28.45 24.23 19.36 28.18 26.72 20.24 5.06
26.84 22.96 16.77 -8.39 15.90 14.64 -18.30 4.43 17.04 -2.45 17.04 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52
13
经向 周向 压力/MPa
250
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 50 100 150 200 250 应变/10exp-8
14
经向 周向
压力/MPa
300
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 50 100 150 200 250 300 应变/10exp-8
压力/MPa
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 应变/10exp-8
9
经向 周向 压力/MPa
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 20 40 60 80 100 应变/10exp-8
10
经向 周向
压力/MPa
120 24.30 160 190 210 230 245 260 275 290 310 330 355 385 425 14.77 7.25
-5.33 -11.47 17.04 -9.02 -12.58 17.04 -0.81 -5.49 17.04 10.36 3.74 17.04
10.20 11.25 17.04 15.55 18.95 17.04 19.11 23.79 17.04 17.86 25.94 17.04 14.01 24.99 17.04 12.55 24.35 17.04 11.63 24.07 17.04
实验二 内压薄壁容器应力测试实验
（a）电阻应变片：根据各容器受压力作用时的理论应力分析选定各测点的位 置，粘贴与各部位（具体见容器布片图），并有引处线接口，可与仪器项连接。
（b）YJ-22 型静态应变测量处理仪、YZ-22 转换箱；YJ-16 静态电阻应变仪、KH-17 切换 控制器、P20R-17 型预调平衡箱；YJ-25 型静态电阻应变仪、P20R-25 型预调平衡箱。
后，停止油泵运转。关闭进油阀 7，开启回油阀 8，关闭放空阀 6，容器内无压 力时再关闭回油阀 8。
6、将电阻应变仪的灵敏系数旋钮置于应变片的 K 值上。然后将各测点的应变 片依次来自入电阻应变仪进行预调平衡工作。
7、打开进油阀 7，启动油泵加压至所要求的值，关闭进油阀 7，停泵 8、待压力稳定后，用应变仪测定该压力下各测点的应变值。注意：径向和环 向的测点位置与读数对应。 9、重复 7、8 两操作过程，测定各压力下的应变值。 10、打开回油阀 8，使容器卸压。 11、仪器各旋钮回零，关闭电源，拆除专用连接线，整理现场。
对于应变，在材料力学实验中已知道，通过测量应变片电阻 R 的电阻变化率 ΔR 来确定的，其关系为：
(1)
式中 K 为应变片的灵敏系数，应变 ε 为无量纲，测试时应注意应变仪上正 确读数。
电阻片的电阻变化率通过应变仪直接变为应变的读数。又根据弹性理论的虎 克定理可知：
(2)
(3)
或
(4)
(5) 式中 E 弹性模量，本实验低碳钢取 E=1.96*103MPa,泊桑比 μ=0.3。 因此，通过“应变电测法”测得容器中某结果部位的应变后，根据以上应力 和应变的关系，就可确定这些部位的应力。 三、实验要求 1、了解各种典型封头容器应变测量时的布片原则和测量方法； 2、测量容器壳体上各测点在内压 0.4，0.6，0.8MPa 作用时的应变值； 3、根据实测的应变值求取测点处的应力值； 4、作容器筒体和封头实测的应力分布曲线。 四、实验仪器及装置 1、各薄壁容器的技术参数如下： 锥行封头容器：D内=400mm；S=4mm;α=60° 平板封头容器：D内=400mm; S=21mm 球形封头容器：D内=400mm;R内=200；S=4mm 椭圆封头容器：D内=400mm;S=4mm;D内/2Hi=2.0 各容器的筒体尺寸为：D内=400mm;S=4mm 2、实验装置如图 1-1 所示。 3、应变电测系统有传感元件（电阻应变片）和测量仪器二部分组成。
内压薄壁容器的应力测定误差分析
内压薄壁容器的应力测定误差分析
内压薄壁容器的应力测定误差的主要来源有以下三个方面：
1. 测量设备本身的误差：测量设备使用不当、校准不准确或仪器老化等会导致测量误差。
2. 材料参数的误差：材料的弹性模量、泊松比等参数也会影响内压容器的应力计算，如果这些参数估算不准确，就会导致应力计算的误差。
3. 构件几何形状的误差：内压容器的构件几何形状也会影响内压容器应力的分布，如果构件的几何形状不精确或者量测不准确，就会导致应力计算的误差。
对于这些误差，我们可以通过以下方法降低误差：
1. 使用精度高的测量设备，并定期对设备进行校准和维护。
2. 确定材料参数时需要尽量选取精度高的实验方法，并在实验中重复测量以提高测量精度。
3. 对于构件的几何形状，需要尽量使用数控加工等高精度加工方法，并对构件进行精度量测，以确保几何形状的精度。
薄壁容器内压应力测定(球形封头、椭圆封头)
薄壁容器内压应力测定（球形封头、椭圆封头）一、实验目的1.测定薄壁容器承受内压作用时，筒体及封头（球形封头、椭圆封头）上的应力分布。
2.比较实测应力与理论计算应力，分析它们产生差异的原因。
3.了解“应变电测法”测定容器应力的基本原理和掌握实验操作技能。
二、原理说明由中低容器设计的薄壳理论分析可知，薄壁回转容器在承受内压作用时，圆筒壁上任一点将产生两个方向的应力，经向应力m 和环向应力。
在实际工程中，不少结构由于形状与受力较复杂，进行理论分析时，困难较大；或是对于一些重要结构在进行理论分析的同时，还需对模型或实际结构进行应力测定，以验证理论分析的可靠性和设计的精确性；所以，实验应力分析在压力容器的应力分析和强度设计中有十分重要的作用。
现在实验应力分析方法已有十几种，而应用较广泛的有电测法和光弹法，其中前者在压力容器应力分析中广泛采用。
可用于测量实物与模型的表面应变，具有很高的灵敏度和精度；由于它在测量时输出的是电信号，因此易于实现测量数字化和自动化，并可进行无线电遥测；既可用于静态应力测量，也可用于动态应力测量，而且高温、高压、高速旋转等特殊条件下可进行测量。
电测法是通过测定受压容器在指定部位的应变状态，然后根椐弹性理论的虎克定律可得：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫-=-=E E E Em mm σμσεσμσεθθθ （1）⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+-=+-=)(1)(122m m m E E μεεμσμεεμσθθθ（2）通过“应变电测法”测定容器中某结构部位的应变，然后根椐以上应力和应变的关系，就可确定这些部位的应力。
而应变m ε、θε的测量是通过粘贴在结构上的电阻应变片来实现的；电阻应变片与结构一起发生变形，并把变形转变成电阻的变化，再通过电阻应变仪直接可测得应变值m ε、θε，然后根椐(2)式可算出容器上测量位置的应力值，利用电阻应仪和预调平衡箱可同时测出容器上多个部位的应力，从而可以了解容器受压时的应力分布情况。
实验四 内压薄壁容器的应力测定
油气储运工程专业实验指导书兰州理工大学石油化工学院目录一、实验目的与要求 (1)二、学生实验手册 (2)实验一等温输油管路实验指导书 (1)实验二气液两相流流型测试实验指导书 (10)实验三气液两相流压降及截面含液率的测量实验指导书 (13)实验四体积浓度法测定小呼吸蒸发损耗实验指导书 (17)实验五输气管基本参数对输气量的影响实验指导书 (26)实验六管线泄漏对工况的影响实验指导书 (30)实验七平均压力的测定实验指导书 (31)实验八燃气管网水力工况和水力可靠性实验指导书 (39)实验九天然气分配管道计算流量的确定实验指导书................................. 错误!未定义书签。
实验十油气集输流程模型实验指导书..................................................... 错误!未定义书签。
一、实验目的与要求《油气储运工程专业综合实验》是油气储运工程专业的重要教学环节之一，它的目的是：1．巩固，加深理解所学的理论知识；2．培养学生掌握一些最基本的专业实验方法和测量技术，培养和提高观察现象，分析数据和整理实验结果的能力；3．锻炼和培养成学生“三严”的科学作风即严肃的态度，严格的要求，严密的方法。
为此，要求学生做到：1)实验前做好充分准备，根据实验指导书认真做好预习，填写实验预习报告；明确每次实验的目的与要求；考虑好实验所需的设备、仪器、工具及其它物品的名称、规格、数量、弄清楚实验的步骤以及由实验所需要的数据。
2)在实验过程中，必须严格按“操作规程”进行，要求发挥主观能动性，充分利用有限的时间，精心操作，周密观察，发现问题，深入细致的考虑问题，并记录相关实验数据。
3)实验完备后，认真整理所得的数据，结合实际情况加以分析，写出实验报告并提出自己的看法和见解。
二、学生实验手册1. 实验前，预习实验指导书，经教师提问检查合格后，方可进行实验；2. 实验时，必须使用指定的仪器、设备和工具，不得随便动用本实验无关的其它东西；3.实验时，必须先熟悉机器、设备和操作规程，开动机器及设备，应先经指导教师检查同意，不懂、不会时严禁操作；4. 发生不正常的现象或事故，必须立即切断电源（指电器设备），保护现场，报告老师；5.实验完备后，整理各仪器设备，清洁场地。
设备实验
实验四 内压薄壁容器应力测定实验一、 实验目的1、 了解电阻应变片测量压力容器应力的基本原理与测试技术；2、 测定内压薄壁容器筒体及各种封头上的应力大小；3、 比较实测应力与理论计算应力，分析它们产生差异的原因。
二、 实验设备和仪器1、 HJSO2型内压容器应力测试实验台如图1，装置测试压力为0～15kgf / cm 2 ；图 1 应力测试实验台1、电源信号灯2、电机开关按钮3、容器（5）进出口节流阀4、左压力表5、球形、椭圆形容器6、油泵压力表7、锥形与平盖容器8、右压力表9、容器（7）进出口节流阀 10溢流阀 11、电源控制箱 12、电机油泵油箱装置主要参数如图2、3，筒体及封头使用材料： Q235钢封头形式：锥形封头、平盖、半球封头、标准椭圆封头 材料弹性模量： E ＝2.06×105Mpa 泊松比：μ＝0.3 锥形封头的锥顶角：2α＝60°±1°图 3图 22、YJ－33型静态电阻应变仪和YZ－22型转换箱YJ－33型静态电阻应变仪使用前开机预热30分钟，对“灵敏系数”、“通道选择”、“检测通道”、“通讯方式”等参数进行设定，然后进行仪器的“标定”。
YZ－22型转换箱的面板见图2。
“序号拨盘开关（1）”可将序号在00～99之间任意设定，每台转换箱都有两个该开关，无论使用单台或是多台转换箱，序号都不得重复。
本实验的应变片采用半桥接线，所以将“全桥、半桥选择开关（2）”拨至半桥。
应变片与转化箱连接方式见图3。
图 2 YZ－22转换箱面板1、序号拨盘开关2、全桥、半桥选择开关3、测定点指示器4、接线柱5、接线柱6、接地7、控制讯号连接插座8、桥压讯号输出插座图 3 半桥单片（公共补偿）应变仪与转换箱的连接方式见图4图 4 应变仪与转换箱连接示意图3、 其它实验用具应变片、502快干胶、电烙铁、活性锡丝、松香、万用表、螺丝刀、绝缘胶布、丙酮、脱脂棉、镊子、玻璃纸、钢尺、蜡烛、剪刀、纱布。
内压薄壁容器的应力测定
内压薄壁容器的应力测定一、实验目的1.了解电阻应变片的结构，作用及工作原理。
2.初步掌握常温下电阻应变片的粘帖技术，并对被测容器做好粘帖应变片、接线、防潮、检查等准备工作。
3.测定薄壁容器在内压作用时，圆筒及封头上的应力分布。
4.比较实测应力和理论计算应力，分析它们产生误差的原因。
5.掌握“应变电测法”测定容器应力的基本原理和测试技术。
二、实验原理由中低压容器设计的薄壳理论可知，薄壳回转容器在受压时，在离开与封头连接处的器壁厚度上将产生径向的和环向（切向）主薄膜应力σφ,σθ 及其相应的主薄膜应变εφ ,εθ,当它们超过材料的曲服强度时，就导至容器破坏或大面积屈服。
一方面，圆筒与封头连接的边缘地区，由于几何形状的不连续而成的附加弯曲应力，此应力与薄膜应力叠加会产生比薄膜应力高很多的综合应力 , 这种应力具有局部性，一离开边缘就快速衰减。
边缘应力对疲劳失效和脆性破坏有重大影响，其大小与容器的形式，制造质量及操作条件有关，而工程实际中，不少结构和零部件，由于形状比较复杂，理论上作应力分析相当困难，这时就要采用实测应力分析法，此外在一些重要的结构中，在进行理论分析的同时，还需要进行模型后实际结构的应力测量，以验正理论分析的可靠性和计算的精确度，因此实验应力分析在压力容器的应力分析与强度设计中占有重要的地位。
实测应力的方法很多，但目前应用的主要有两种，即光弹法和电测法，其中电测法应用的最多。
我们这个实验就是用电测法测容器中的应力。
一般容器器壁中的应力不能直接观察到，但变形无论多麽微小，总是可以测量的，由于变形和内力有一定的关系，只要知道这钟关系，就可以通过测量变形来达到测量应力的目的，由于薄膜容器的应力是两向应力，所以测出径向应变和环向应变，就可以根据广义虎克定律求相应应力：2 2σφ =E（εφ+μεθ）/（1－μ）（ a）σθ =E（εθ+μεφ）/（1－μ）（b）6式中： E—材料的弹性模量，碳钢为 0.21 × 10 Mpaεφ—实测的径向应变值，1×106Mpaεθ—实测的环向应变值，1×106Mpaσφ —径向应力σθ —环向应力图 1-1 惠斯顿电桥那么应变是怎样测得的呢？下面来介绍如何用电阻应变仪来进行应变测量。
薄壁容器应力测定实验共17页文档
实验四 薄壁容器应力测定实验
• 一．实验目的 • 1、测定椭圆封头在内压作用下的应力分
布规律。
• 2、学习电阻应变仪的使用方法。
二．基本原理
• 1. 由于组成压力容器的二个部分(即椭圆封头、
圆筒体)的曲率不同，在它们的连接处曲率发生突 变，于是在受压后，在连接处生产边缘力系—— 边缘力矩和边缘剪力。这就使得在一定距离内的 圆筒体和椭圆封头中的应力分布比较复杂。某些 点出现了较高的局部应力。
敏系数K相对应；
• 5．设定通道选择，与转换箱通道相对应； • 6．选择调零，检验各点初值是否为零；
• （二）实验台阀门操作
• 打开F1、F2、F3、F4、F8、F9、F10，
关闭F5、F6、F7；
• （三）控制台操作： • 1、向右扳动控制台面板上的总控开关11-14，启动控
制台；
• 2、操作台面板11-3开关置于手动位置，顺时针旋转11-
8、开启工控机，在桌面上打开“基本实验主程序”，点击
“实验选择”按钮， 选择“薄壁容器应力测定实验”菜单，点击
“进入”按钮，进入“薄壁容器应力测定实验”画面；
•
9、点击“参数设置”按钮， 可以对参数重新设置（重复以前
实验可不作此项操作）。
•
10、点击“联机测量”按钮， 进入测量窗口；
a、点击“联机”按钮，再按应变仪“联机测量”键；系统开始与 应变仪通讯，
R1 Kl K
R1
Lபைடு நூலகம்
三．实验装置：
实验装置如图4-1，容器材料为304，封头内 径mm，mm。
• 应变片的布置方案是根据封头的应力分布特
点来决定的。封头在轴对称载荷作用下可以认为 是处于二向应力状态，而且在同一平行圆上各点 受力情况是一样的。所以只需要在同一平行圆的 某一点沿着环向和经向各贴一个应变片即可。经 向应变片的中点线和环向应变片的轴线必须位于 欲测之所在的平行圆上。本实验拟布置12对应变 片见图四。各点离锥顶距离见表4-1。
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内压薄壁容器应力测定
实验项目性质：设计性
所属课程名称：过程设备设计基础
计划学时：2学时
一、实验目的与任务
1. 测定内压薄壁圆筒外表面不同点的两向应力大小。
2. 测定内压薄壁封头外表面不同点的两向应力大小。
3. 学习和了解测量元件、仪器等的正确使用及测试技术。
4. 学习和掌握测试数据处理的理论和方法。
二、实验内容与要求
1. 根据引线的编组和颜色，仔细识别引线与应变片的对应关系。
2. 打开应变仪和载荷显示仪。
通过加载压力源施加一定的载荷，逐点检测圆筒外壁、封头外壁各个测点应变花及应变片的应变值。
3. 实验数据处理和实验结果与理论值的比较结果（以绘图或表格形式）等都应在实验报告中反映。
4. 实验报告应包括：试验原理、主要实验设备简图包括试验测点的布置、实验原始数据列表及绘图（包括相应理论值）、实验与理论数据差异的分析等。
三、实验条件
1. 测试用仪器条件
电阻应变仪：型号：YJ—33型静态电阻应变仪、YJD—27精动态电阻应变仪组成：（图1所示）。
(1) 构件变形的感受和转换部分—电阻应变片；
(2) 被转换量的传递和放大部分—电路系统；
(3) 读数及记录部分—LCD显示器及打印机。
图1 电阻应变仪原理图
图2 电桥接线示意图
2. 试验用设备装置条件
实验装置：三个承载内压的薄壁圆筒形容器A、B（图3）、C 容器A：两端分别为--带折边锥形封头、圆平板封头；
容器B：两端分别为--椭圆封头、球形封头。
容器C：两端分别为--椭圆封头、平板封头、中间为筒体
容器A、B尺寸、材料：
筒体内径：400mm，壁厚4mm。
椭圆长短轴之比：2，壁厚4mm。
容器及封头材料：0Cr18Ni9
容器C尺寸、材料：
简体内径：400mm，壁厚6mm。
椭圆长短轴之比：2，壁厚6mm。
圆平板直径：412mm，壁厚6mm。
容器及封头材料：0Cr18Ni9
图3 试验用容器装置
1. 容器B
2.压力传感器
3. 容器A
4. 压力传感器
5. 压力表
6. 阀
7. 手动试压泵
四、实验方案设计建议
本实验对承受内压载荷的薄壁圆筒及封头应力区域两向应力进行测定。
通过测定内应力，获得圆筒及封头的应力分布特征，从而验证其应力分布规律。
1．了解容器材料、壁厚尺寸、设计压力等、初步确定容器加载压力(建议多个压力等级测量)；
2．初步选定测点位置，测点位置应能够反映筒体、封头上两向应力的分布规律；
3．初算加载压力下测点可能出现最大、最小应变，选定适合的电阻应变片规格，与测点应变相匹配；
4．了解电阻应变仪基本原理、量程范围，满足应变测量要求；
5．实验数据记录表格的设计。
五、实验操作建议
1．应变仪测量步骤
1）打开容器的排气阀，通人冷水，装满后关闭排气阀；
2）检查各接线是否正确、牢固；
3）打开应变仪电源；
4）检查应变仪是否工作正常；
5）按所贴应变片设定应变片灵敏系数K；
6）选择调零，检验各点初值是否为零；
7）用试压泵向容器加压，分别加压至0.2，0.4，0.6MPa，并测量相应压力下各点之应变值，并记录。
2. 联机测量步骤
1) 启动实验程序，选择实验；
2) 点击“联机测量”，进入测量程序；
a. 点击“平衡”按钮，应变仪进行平衡；
b. 点击“测量”按钮，读入应变初读数，（若读数不为零，重复a.b.步骤）；
c. 点击“记录”按钮，将数据写入数据库文件；
d. 改变实验压力，记录实验数据；将数据写入数据库文件。
3) 点击“设置”按钮，可对应变仪进行参数设置（应变仪脱机测量的设置，请参照BZ2205C静态电组应变仪使用说明书）；
4) 测量完成后，点击“数据处理”进入数据处理窗口；
a. 点击“读取数据”按钮，弹出“选择数据文件“对话框
b. 选择数据文件：
处理数据库文件（现场实验）数据--1；
处理文本文件（旧的实验）数据--2；
c. 点击“计算”按钮，计算应变修正值和应力值；
d. 点击“画图”按钮，进入“绘制应力曲线“窗口；
e. 点击“打印”按钮，打印页面内容图象；
f. 点击“导出数据”按钮，将测量的应变值入文本文件，可以用记事本打开、编辑和打印所存的文件；
g. 点击“返回”按钮，退出数据处理窗口。
六、实验报告要求
1．简述实验目的、原理及装置；选择实验装置及内容，设计实验方案；
2．整理实验数据并计算在某一压力下筒体、封头测点的应力值，并绘制其应力分布曲线；
3．利用所学理论分析封头的应力分布状况；
4．实验体会及存在问题讨论。