外压失稳实验分析
薄壁圆筒外压失稳实验
薄壁圆筒外压失稳实验一、实验目的1.观察外压容器的失稳破坏现象及破坏后的形态。
2.验证外压筒体试件失稳时临界压力的理论计算式。
二、实验装置基本配置表一、实验装置基本配置表：图一、薄壁圆筒外压失稳实验装置三、实验原理薄壁容器在受外压作用时，往往在器壁内的应力还未达到材料的屈服极限，而在外压达到某一数值时，壳体会突然推动原来形状而出现褶皱，这种现象称为失稳，失稳时的压力称为临界压力，以P cr [MPa]表示。
它与材料的弹性性能(弹性模数E 和泊桑比μ)、几何尺寸(简体直径D 、壁厚S O 和筒体计算长度L)有关。
钢制薄壁容器的临界压力与波数的计算公式如下：长圆筒Bress 公式：202)(12DS E P cr μ-=(1) 短圆筒B.M.Pamm 公式：)()//()/(06.7/59.242002正整数D L S D n s D LD ES P cr ==(2)临界尺寸：0/17.1L S D D cr = (3) 当L ＞L cr 时，为长圆筒； 当L ＜L cr 时，为短圆筒。
式中：P—临界压力，MPa；crD—圆筒直径，mm；L—圆筒计算长度，mm；S0—圆筒壁厚，mm；E—材料弹性模数，MPa；μ—材料泊桑比；n—失稳时波数；Lcr—临界长度，mm。
四、实验操作步骤1．开启计算机，启动计算机、打开实验软件。
2．检查压力传感器和温度计是否正常。
3．测量试件几何尺寸，检查水箱内水是否充足，适量添加。
4．启动离心泵，向失稳灌内注入适量水（水加至试件放入不易水为宜），安装测试试件。
5．停止离心泵，将压力仪表输出值调至0，启动压缩机。
6．慢慢改变仪表输出值，增加压力，记录压力变化曲线。
7．通过有机玻璃观察试件受压及其变形情况（失稳瞬间有响声）。
8．关闭实验设备，释放压力，取出实验试件分析实验数据。
五、实验数据。
设计型外压容器失稳实验研究
言，
外压容器失稳实验是将容器在外压作用下造成 失稳 变形 的一 种教学 实验 ，也是 压力容 器 失效破 坏 的一 个典 型教 学演示 实例 ，它具 有操作 简单 、结 果 直观等特点被作为过程装备与控制工程专业 （ 简称 过控专业 ） 开设专业实验课 的首选实验 ，已经成为
Ｉ ｓ ａ ｉ ｔ ｐｅ ｉ ｅ ｔ Ｉ ｖ ｓｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｒ ａ ｅ ｓ ｒ ｓ ｅ ｎ ｔ ｂ ｌ ｙ Ｅｘ ｒ ｍ ｎ ｎ ｅ ｔｇ ｔｏ ｆＥｘ ｅ ｎ ｌＰｒ ｓ ｕ ｅ Ｖｅ ｓ ｌ ｉ
Ｂａ ｅ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ Ｔｙ ｅ Ｃｏ ｅ ｔ ｓ ｄ ｏ ｓｇ ｐ ｎｃ ｐ
（ 大连理工大学化工机械学院 ，辽宁 大连 ｌ６２ ） ０４ １
摘要 ：针对传统验证型外压容器失稳 实验 不足 ，开发 一种设计 型的外压 容器失稳 实验 。通过在容 器 中安置 一套带 内加 强板
的可调 节支撑装置 ，由学生 自己设计调 节方案 ，实现 在不同加 强结构形 式下与 实验 对应的临界 失稳 压 力和形态 ，根据 实验
ｓ ｒ ｅ ｓ ｌ ｎ ｈ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ—ｄ ｓｇ ｅ ｃ ｏｄ ｎ ｔ ｄ ｎ ｓｏ ｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｎ，ｔ ｕ ｈ ｉ ｅ ｎ ｒｔ ａ ｕ ｋ ｉ ｇｐ ｅ ｓ ｒ ｕ ｅ ｖ ｓ ｅ ，ａ ｄ ｔ ｅｓｉ ｎ ｒＷ ｒ ｆ ｓ ｅ ｉ ｄ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｓｕ ｅ ｔ ｗ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｎ ｏ ｐ ｈ ｓｔ ｅ ｄｆ ｒ ｔｃ ｉ ｌｂ ｃ ｌ ｒ ｓ ｕ ｅ ｉ ｃ ｎ ｅ ａ ｄｉ ｈ ｐ ａ ｅｏ ｓｒｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｃ ｎ ｂ ｂ ｅ ｖ ｄ， ｔ ｅｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｏ ｅ ｓ ｈ ｍｅ ｃ ｎ ｂ ｅ ｆ ｄ ｂ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ．Ｔ ｅ ｐ ａ ｔ ａ ａ ｈ ｎ ａ ｅ ｌ ｓ ｅ ｈ ｅ ｉ ｉ ｔ ｆ ｈ ｃ ｅ ａ ｅ ｖ ｒ ｅ ｙ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｒ ｓ ｌ ａ ｉ ｔ ｉ ｉ ｉ ｌ ｓ ｈ ｒ ｃｉ ｌ ｅ ｃ ｉｇ ｃ ｓ Ｊ —ｅ ｇ Ｕ Ｑ ａ ｌｎ Ｏ ｉ ｐ ｎ ，ＷＡ Ｇ Ｚ — Ｕ Ｉ ｕ －ｅ Ｕ Ｄ —ｅ ｇ ｏｉ ｕ Ｎ ｅＷ ，ＬＵ Ｒ ｎｊ ，Ｈ ａｐｎ ｉ
【实验报告1-2】外压薄壁容器的稳定性实验
实 验 报 告实验名称：外压薄壁容器的稳定性实验 班级：装备0804 实验日期：一、实验目的：a) 掌握外压薄壁容器失稳的概念，观察圆筒体壳体失稳后的形状和波数；b) 了解长圆筒、短圆筒和刚性圆筒的划分，实测外压薄壁容器失稳时的临界压力。
二、实验内容：测量圆筒体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，用近似公式计算时间变形波数。
对实验结果进行分析和讨论。
三、实验步骤：a) 测量试件参数：i. 测量试件实际长度L 0、圆弧处外部高度h1、翻边处高度h2；外直径D2、内直径D1。
将测量值填入表。
ii. 计算壁厚t 、圆弧处内部高度h3、中经D 、计算长度L 。
分别将试件的计算值填入表中。
b) 实验台操作 外压薄壁容器的稳定性实验流程图如图1-4所示，实验前打开阀门V05、V07、V09、V10、V12，关闭其他所有阀门。
外压薄壁容器稳定性实验流程图c) 操作台操作i. 向右扳动控制台面板（图4-5）上的总控开关“14”，启动控制台；ii. 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； iii. 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； iv. 顺时针旋转压力调节旋钮，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关闭主水泵，同时关闭阀门V07，保持加压罐水位不变。
关闭贾亚馆旁边液位测量装置的两个阀门。
v. 试件装入加压罐内，要注意的是使垫圈要紧贴时间上端翻边处的四周，防止泄漏，然后对称的拧紧螺母；vi. 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V05 V10V14 低位水箱P4内压容器V07V09 V12择“外压薄壁容器的稳定性实验”菜单，进入后点击“开始实验”进入实验画面。
外压容器的失稳实验报告
一、实验目的1. 了解外压容器失稳现象的产生原因及机理。
2. 通过实验验证外压容器失稳的临界压力与容器几何尺寸、材料性质等因素的关系。
3. 掌握外压容器失稳实验的基本操作和数据处理方法。
二、实验原理外压容器失稳是指在外压作用下，容器壁内薄膜应力突然转变为弯曲应力，导致容器失去原有形状的现象。
当外压达到一定值时，容器将发生失稳破坏。
外压容器失稳的临界压力PCr主要受容器几何尺寸（长度L、直径D、壁厚S）和材料性质（弹性模量E、泊松比μ）的影响。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：压力传感器、电子万能试验机、百分表、卡尺、支架等。
2. 实验材料：低碳钢圆筒形容器。
四、实验步骤1. 将圆筒形容器固定在支架上，确保容器水平放置。
2. 使用卡尺测量容器的外径D、内径D0和壁厚S。
3. 将压力传感器安装在容器顶部，确保传感器与容器顶部紧密接触。
4. 将百分表连接到压力传感器，用于测量容器变形量。
5. 启动电子万能试验机，缓慢增加外压，同时观察容器变形情况。
6. 当容器发生失稳破坏时，记录此时的外压值，即为临界压力PCr。
7. 重复上述实验步骤，进行多次实验，取平均值作为最终结果。
五、数据处理与分析1. 根据实验数据，绘制容器外压与变形量的关系曲线。
2. 根据实验结果，计算容器失稳时的临界压力PCr。
3. 将实验得到的临界压力PCr与理论值进行比较，分析误差原因。
4. 分析容器失稳现象的产生原因及机理，探讨影响临界压力的因素。
六、实验结果与分析1. 实验结果：通过多次实验，得到圆筒形容器失稳时的临界压力PCr为P0。
2. 理论计算：根据理论公式，计算容器失稳时的临界压力PCr为P理论。
3. 结果比较：实验得到的临界压力PCr与理论值P理论基本吻合，误差较小。
4. 分析：实验结果表明，容器失稳现象的产生主要与容器几何尺寸、材料性质及外压大小有关。
当外压超过一定值时，容器将发生失稳破坏。
七、结论1. 外压容器失稳现象的产生与容器几何尺寸、材料性质及外压大小密切相关。
外压失稳实验指导书
外压容器失稳实验指导书一、实验目的1.观察圆筒形试件在外压作用下的失稳过程和失稳破坏后的形态。
2.验证圆筒形试件失稳破坏时的临界压力与试件失稳破坏压力的实验值比较。
3.讨论失稳临界压力和失稳波形的影响因素。
二、实验内容采用模拟试件，对几种不同几何尺寸的长圆筒和短圆筒进行外压试验。
对于失稳压力小于大气压力的试件亦可用简单的试验装置抽真空的方法进行试验。
主要测定：1.长圆筒试件受均匀横向外压的临界压力值。
2.几种不同长径比的短圆筒受均匀横向外压时的临界压力值。
3.同时受均匀横向和轴向外压力作用时的临界压力值。
三、试验装置试验装置如图1所示。
图1 试验装置简图对试件施加的外压力采用液压，试件内部和大气相通。
为了消除轴向载荷对试件失稳压力的影响，在试件内放一支撑架（顶杆螺栓），以消除轴向压力。
如果取掉支撑架，试件除受均匀横向载荷压力外，还承受轴向压力的作用，可进行双向压作用的失稳试验。
压力表可直接显示出临界压力值，同时通过压力传感器和数据采集仪，计算机可自动记录实验过程的压力变化趋势曲线，通过对压力数据的分析，得到临界压力的确切值。
软件操作详见软件使用手册。
四、实验注意事项D 1.试验前用精密量具测定试件的几何尺寸及椭圆度。
椭圆度取筒体中部最大的直径max和最小的直径min D 。
用下式计算：max min D D Dε-= 式中D 为公称直径。
测量时应该十分小心，防止试件发生变形。
2. 调节顶杆螺栓的高度，应与被测试件高度一致。
若无需施加轴向压力，则把顶杆螺栓去掉。
3. 试验时必须缓慢加载，并注意观察压力表指针有无下落回跳。
一般试件在失稳时有轻微的响声发出，这时所显示的压力，即为临界压力值。
外压容器失稳说课稿
外压容器失稳说课稿化工制药部管艳丽设计理念依据课标、教材和学生情况，以上位学习为指导，坚持以创设问题情境为切入点，以观察事实为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点。
同时还要综合考虑其他教学因素，下面将我的设计列举如下：一、依据课标说教材（一）地位、作用：本节内容选自化学工业出版社中等职业学校规划教材《化工机械基础》（罗世烈主编）的第二章第四节。
本章内容主要讲解化工容器的组成与种类。
外压容器失稳只要化工容器工作过程中出现的一种失效形式。
在化工行业，最引人注目的就是各种各样的容器，它们已经被广泛用于石油、化工、环保、医药等工业领域。
可以说，在现代化工和石油行业，容器是必不可少的，所以本章是全书的重点之一。
根据受压性质，容器分为内压容器和外压容器，那么本节主要讲授外压容器工作过程中会出现的失效和影响因素，课时一学时。
（一）教学目标：结合《化工机械基础》的教学特点、学生的整体认知能力和实际认知能力，确定以下教学目标：1、知识目标：A、掌握外压容器失稳的概念和形式B、掌握临界压力的概念和影响因素2、能力目标：A、培养学生自我学习能力B、培养发现问题、分析和解决问题的能力C、培养学生团队合作意识，让学生沟通协作能力得以提升E、通过视频和图片，结合老师的讲解，把理论知识和生产实际结合起来，培养学生生产操作的初步能力。
3、情感目标：A通过多媒体和动画教学，增加本门课的趣味性和学生的学习兴趣，激发学生的学习热情。
B、培养合作与分享的学习习惯（三）教学的重点和难点：1、教学重点：A外压容器失稳的概念及形式B临界压力的概念2、教学难点：外压容器失稳形式和临界压力的影响因素二、求真有度说教法我主要采用以下几种教法：1、学习指导法：发放任务书指导学生学习，培养学生初步养成自我学习的好习惯2、直观演示教学法：利用多媒体课件、图片、视频等进行直观演示，创设情境，把枯燥的课本理论知识丰富化，激发学习兴趣，充分调动学生求知欲，活跃课堂气氛，促进对知识的掌握。
冷却套管外套筒内壁受压失稳分析
圆筒体 的实 际临界压力低于计 算值 。 其 中圆筒体的圆度 ， 是影响
构示意
筒 体实际临界压力 的重要 因素。 因此 ， 在 相关设计规定 中 ， 规定选取安全 系数 ｍ＝ ３ ， 用临界
设 置 管 理 与 维 俺２ ０ １ ７ Ｎ ｏ ７ （ － Ｆ ）固
压力除以安全系数 ｍ求得许用压力 ［ Ｐ ］ ， 采用许用压力 ［ Ｐ］ 与计
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ ６ ６ ２ １ ／ ｊ ． ｅ ｎ ｋ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ ０ ０ １ — ０ ５ ９ ９ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ７ Ｄ ． ６ ４
凹陷特 征发现与外压失稳现象吻合 ，初步分析认为外套 筒在水
粉 焦冷却 套管是 干熄 焦 系统重 要 的排 灰设 备 ，采 用 间歇式排 灰 的方 式
冷却套管外套 筒 内壁 受压 失稳分析
李 宁， 肖永春 ， 夏泽权
５ １ ２ １ ２ ３ ） （ 广 东韶 关钢铁有限公 司， 广／ ｊ ， － 韶关 摘
要： 分析粉 焦冷却套 管外套筒在水压泄 漏实验 中的受力情 况 ， 设定 内壁所形成 的圆筒为一外压 圆筒， 根据外压 圆筒稳定性校核
规定 ｍ ＝ ３ ） 求得许用外压 ［ Ｐ ］ 。
粉 焦 冷 却 套 管 水 层 通 道 的技 术
要 求按 ０ ． ４ ５ ＭＰ ａ压 力 进 行 泄 漏 试
验 。水 压 泄漏 试 验 中 ， 考 虑 到该 套 管 实 际工 作 中 ， 水层 通 道 中的冷 却水 通过 高 出冷 却 套管 约 ２ ｍ 的 出水 口对 空 溢流 至 集 水槽 外 排 ，则 粉 焦冷 却 套 管 内水 层 通 道最 大 工 作压 力 约
理论 ， 分析 外压 圆筒发 生失稳 时的实际临界压力与许用压力和计算所得 临界 压力的关 系， 判定粉焦冷却套管外套筒 内壁在水压泄漏
外压容器失稳实验
实验七外压容器失稳实验一、 实验目的1、观察圆筒型试件在外压作用下的失稳过程和失稳破坏后的形状；2、验算圆筒形试件失稳破坏时的临界压力并与试件失稳的实测值比较；3、验算上述圆筒形试件中部设有加强圈后的权形数与临界外压。
二、 基本理论在外压作用下的薄壁容器器壁内的应力还未达到材料的屈服极限时。
容器会突然产生 现象而丧失容器原有形状。
使容器丧失稳定性的外压力称为该容器的临界压力Pcr .圆筒形 容器变形后的形状呈多波形其波形数。
可能是2、3、4・・・.容器承受临界外压作用而丧失稳定性。
并不是由于壳体的不园度或材料不均匀等所致， 即使壳体的几何形状很规整，材料很均匀。
当外压力达到一定数值时。
也会产生失稳现象。
当然壳体不园，材料不均匀能使其失稳的临界压力值降低。
外压容器失稳的临界压力Pcr 的大小取在于容器长度与直径之比（L/D ）和容器壁辱与 直径之比（S/D ）。
园筒形容器按失稳后的破坏情况可分为三类：1、长圆筒----这种圆筒得L/D 值比较大，临界压力Pcr 仅与S/D 有关，而L/D 无关，失稳 后的波形数为2；2、短园筒----筒体两端的边界影响显著，临界压力不仅与S/D 有关,而且与L/D 也有关, 失稳后的波形数n 为大于2的整数；3、刚性园筒----此园简的破坏系由于器壁内的应力超过材料的屈服极限所致，在这之 前不会发生失稳，计算时满足强度要求即可。
三、 临界压力Pcr 理论计算公式1、临界长度：Lcr=1.11Do/S 、〈〉2.5 一 D 短圆筒：Pcr=2.59E —LD 4、许用外压力:[p]=BSe/Do2、 长圆筒：Pcr=2.2E3、 3四、实验装置及试件1、实验装置本实验使用的装置如图1所示。
图7-1外压试验装置图1-气瓶；2-气瓶瓶阀；3-减压阀；4-放空阀；5-进气阀；6-下端盖；7-试件；8-支撑架；9-支撑座；10-小盖；11-上端盖；12-透明简体；13-压力表实验装置的主体会透明有机玻璃圆筒和平顶盖构成，实验时可将试件装在试件支承座上，并用橡胶密封图把试件的内外腔隔开。
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外压失稳实验分析
外压容器失稳实验是过程装备与控制工程专业的主要实验之所谓失稳是指承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一数值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷卸去以后，壳体不能恢复原状，这样的现象称为外压壳体的失稳或屈服。
对于壁厚与直径比很小的薄壁回转壳,失稳时器壁的压缩应力通常低于材料的比例极限，这种失稳称为弹性失稳，本实验就属于弹性失稳的情况。
圆柱形容器在受内压作用时，当容器的应力超过极限强度时，便引起容器的破坏。
对于在某一外压作用下的容器，往往强度能满足要求，既容器内的压应力还未达到材料的极限强度时壳体突然失去原形而出现被压瘪的现象，此时壳体横截面由原来的圆形被压瘪呈现几个波形。
薄壁容器在失稳前所能承受的最大外压力称为临界压力临界压力与波数决定于容器长度与直径的比值及壁厚的直径比值。