内压薄壁容器应力实验报告

内压容器应力测定实验报告实验报告：内压容器应力测定一、引言内压容器是一种常见的工业设备，用于承载高压气体或流体。

在容器的设计和制造过程中，准确测定容器的应力分布对于保证容器的安全运行至关重要。

本实验旨在通过测定内压容器的应力分布，探究不同条件下容器的应力特点，并对容器的强度进行评估。

二、实验原理内压容器的应力分布是由容器内部气体或流体的压力引起的，主要分为切应力和法向应力。

切应力是垂直于截面的内部应力，而法向应力是垂直于切应力的应力。

通过测定容器表面的应变情况，可以得到容器内部的应力分布情况。

实验中使用应变测量仪对内压容器进行应力测定。

应变测量仪是一种能够测量物体表面应变的仪器，通常采用电阻应变片的形式。

当容器受到内部压力作用时，容器表面会发生应变，应变测量仪可以将应变转化为对应的电信号。

通过测量不同位置的应变情况，可以得到容器表面的应力分布情况。

三、实验步骤1.实验准备：根据实验需求，选择相应的内压容器和应变测量仪，并进行校准。

2.搭建实验装置：将应变测量仪粘贴在容器表面，并将其与数据采集系统连接。

3.实验测量：在容器内部增加相应的压力，通常每次增加一定的压力并稳定一段时间后进行测量。

4.数据处理：将实验测量得到的电信号转化为应变数据，并进一步转化为应力数据。

根据容器的几何形状和材料力学特性，计算得到应力分布。

5.结果分析：分析不同条件下容器的应力分布情况，并进行比较和评估。

四、实验结果与讨论根据实验测量结果，得到了不同条件下内压容器的应力分布情况。

可以观察到容器表面应力分布不均匀，集中区域应力较大。

这是由于容器的几何形状和内部压力导致的。

通过进一步计算和分析，可以得到容器的最大应力和应力集中的位置。

在实验中，我们可以改变容器的几何形状、材料特性以及内部压力等条件，以探究这些因素对容器应力分布的影响。

实验结果可以指导容器的设计和制造，提高容器的强度和安全性。

然而，实验中存在一些误差和不确定性。

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。

实验一 薄壁容器内压应力测定实验一.实验目的1. 测定薄壁容器承受内压作用时，筒体及封头上的应力分布。

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.实验原理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σm 和环向应力σθ。

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。

内压容器应力测定实验报告内压容器应力测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过内压容器应力测定实验，了解内压容器应力分布的特点，验证应力与压力之间的关系，为内压容器设计和安全评估提供依据。

二、实验原理内压容器应力分布规律是材料力学的重要研究对象之一。

在承受内压作用下，容器内部和外部将产生应力。

根据弹性力学基本方程，应力与压力之间的关系可以用以下公式表示：σ = P/A其中，σ为应力，P为压力，A为受力面积。

对于圆柱形内压容器，应力分布可简化为二维问题，通过在容器截面上引入应力函数，可以得到容器截面上的应力分布情况。

三、实验步骤1.准备实验器材：内压容器、压力传感器、数据采集器、支撑装置等。

2.将压力传感器安装在内压容器外部，并与数据采集器连接。

3.将内压容器放置在支撑装置上，保持容器直立稳定。

4.开启压力泵，向内压容器内部注入压力，同时记录数据采集器显示的应力值。

5.在不同压力下重复步骤4，记录多组数据。

6.对实验数据进行整理和分析。

四、实验结果及分析1.实验数据记录表（略）2.应力分布图（略）3.数据分析：通过对实验数据进行分析，我们可以得到内压容器应力分布规律以及应力与压力之间的关系。

实验结果表明，在内压作用下，容器的应力分布呈现出以容器壁为中心的环形分布特点。

在容器截面上，应力值从中心向边缘逐渐增大，且在容器边缘处达到最大值。

此外，实验结果还验证了应力与压力之间呈线性关系的结论。

五、结论通过本次内压容器应力测定实验，我们得到了内压容器应力分布的规律以及应力与压力之间的关系。

实验结果表明，在内压作用下，容器的应力分布呈现出以容器壁为中心的环形分布特点，且应力值从中心向边缘逐渐增大，在容器边缘处达到最大值。

此外，实验结果验证了应力与压力之间呈线性关系的结论。

这些结果为内压容器的设计和安全评估提供了重要依据。

在未来的研究中，我们可以通过改变内压容器的形状、尺寸、材料等参数，进一步探究应力分布的特点及其与压力之间的关系。

实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验4 内压容器应力测定实验（平盖封头）一、实验目的1、掌握对各种压力容器的应力分析研究，要求做到：1) 正确合理的选择测点位置。

2）测点处布片方案的合理拟定。

3）测试对象加载的步骤等。

2、学会使用计算机和数据采集仪对测点应变进行自动数据采集。

3、初步学会测量数据的处理和测量结果的误差分析。

二、实验仪器及设备1、实验对象：实验对象为六组带不同封头的内压容器，参数如下：标准椭圆封头：Di=300mm，S=4mm标准碟形封头：Di=300mm，S=4mm600锥型封头：Di=300mm ，S=4mm，半顶角300900锥型封头：Di=300mm ，S=4mm，半顶角450半球型封头：Di=300mm，S=4mm平盖型封头：S=25mm容器圆柱形筒体：Di=300mm ，S=4mm容器材料304不锈钢（相当于0Cr18Ni9），μ=0.3 E=1.96×105kg/cm2，最大实验压力2.5Mp2、静态数字应变仪（SDY—2002型3台，预调平衡箱3台）、应变数据采集仪（1台）及计算机（1台），3、实验装置（图1）三、实验原理1 准备工作1）测点选择由容器受内压作用时应力分布状况分析，知各个封头曲率比较大的部位，以及封头和筒体连接的部位，应力变化较大。

故上述两区间相应地增加测点数量（具体分布尺寸见现场实验装置）。

实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：电 动 油 泵压 力 表压 力 表加 压 阀卸 压 阀实 验 容 器排 气工 作 片补 偿 块静 态数 字应 变仪应 变数 据采 集仪计算机图1 实验装置示意图2）布片方案实验对象为内压薄壁容器，筒壁应力状态可简化为二向平面应力状态，且主应力方向为相互垂直的经向和环向。

因此在测点布片时应沿两向主应力方向垂直粘贴应变片。

3）加载步骤从0开始加载至2.5Mpa测一次各点应变，再卸载至1.6Mpa测一次各点应变，最后卸载回零，即0—2.5Mpa—1.6Mpa—0。

实验一薄壁容器内压应力测定实验一、实验目的通过实验测量薄壁容器内部的压应力，并对实验数据进行分析，掌握薄壁容器内部压应力的测量方法和技巧，加深对应力的理解和认识。

二、实验原理薄壁容器内部压应力的产生主要是因为容器内有压力。

薄壁容器内的压力是由容器内部的气体或液体所施加的作用力引起的。

在静止平衡的状态下，容器内部所受的压力与容器所产生的内部应力相等，即：σ = P × r / t其中，σ 为容器内部应力，P 为容器内部压力，r 为容器半径，t 为容器壁厚度。

通过测量容器壁的变形量可以求得内部应力的大小，具体方法可以使用：应变覆盖片法、电阻应变桥法、光栅应变传感器法、激光干涉法等，本次实验使用应变覆盖片法进行测量。

应变覆盖片法的原理是：在测量表面粘贴不同类型和数量的弹性薄膜传感器（应变覆盖片），并使用电缆将数字信号传递到计算机系统中，计算机通过解读信号来实现应变的测量。

三、实验器材和仪器实验器材：薄壁容器、虎钳、吸盘、加热器等。

仪器：应变覆盖片（包括型号为RSTR-1/120-LY8W的3片应变覆盖片、型号为KY-2000A 的数字化应变测量仪），加热器、计算机等。

四、实验步骤1、使用虎钳将薄壁容器夹住，并使用吸盘尽量固定在实验台上。

2、在薄壁容器上粘贴3片应变覆盖片，在不影响测量的前提下均匀地分布在容器上表面，并将每个应变覆盖片的信号通过电缆与计算机相连。

3、使用加热器和安装在容器上的温度传感器使容器内部的温度达到设定温度，保持一段时间，以使容器内部压力稳定。

4、在容器达到稳态后，记录容器内部压力P。

5、使用计算机记录每个应变覆盖片的信号，并根据不同的应变传感器标定曲线，计算出应变。

6、根据容器的几何尺寸和应变值，计算容器内部的应力大小σ，并与容器内部压力P 进行对比。

7、记录实验数据，撤除应变覆盖片和传感器。

五、实验注意事项1、粘贴应变覆盖片时要注意不能捏住或将温度传感器弄松或损坏。

如果损坏应变覆盖片或传感器，需要更换后重新进行测量。

实验五 内压薄壁容器应力测定实验一、实验目的1．把握电阻应变测量原理；2．学习电阻应变仪的利用方式，学习电阻应变片的贴片和接线技术； 3．了解封头在内压作用下的应力散布规律。

二、实验原理 1. 应力计算：薄壁压力容器要紧由封头和圆筒体两个部份组成，由于各部份曲率不同，在它们的连接处曲率发生突变。

受压后，在连接处会生产边缘力系——边缘力矩和边缘剪力。

使得折边区及其双侧必然距离内的圆筒体和封头中的应力散布比较复杂，某些位置会显现较高的局部应力。

利用电阻应变测量方式可对封头和与封头相连接的部份圆筒体的应力散布进行测量。

应力测定顶用电阻应变仪来测定封头各点的应变值，依照广义虎克定律换算成相应的应力值。

由于封头受力后是处于二向应力状态，在弹性范围内用广义虎克定律表示如下：经向应力：()21211μεεμσ+-=E(1-1) 环向应力：()12221μεεμσ+-=E(1-2) 式中：E —材料的弹性模量μ—材料的波桑比 ε1—经向应变 ε2—环向应变。

椭圆封头上各点的应力理论计算公式如下：经向应力：()[]bb a x a s p r 2122242--=σ （1-3）环向应力：()[]()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=2224421222422b a x a a bba x a s p θσ （1-4） 2．电阻应变仪的大体原理：电阻应变仪将应变片电阻的微小转变，用电桥转换成电压电流的转变。

其进程为：()→∆∆→→放大器或电桥应变片I V RdR ε将()指示或纪录检流计或纪录仪放大或→∆∆I V将电阻应变片用胶水粘贴在封头外壁面上，应变片将随封头的拉伸或紧缩一路变形，应变片的变形会引发应变片电阻值的转变，二者之间存在如下关系：ε⋅=∆=∆K LlK R R (1-5) 式中：ΔR/R —电阻应变片的电阻转变率ΔL/L —电阻应变片的变形率 K —电阻应变片的灵敏系数； ε—封头的应变。

3. BZ2205C 型静态电阻应变仪 1) 电阻应变仪的组成：(1) 构件变形的感受和转换部份——电阻应变片； (2) 被转换量的传递和放大部份； (3)记录及读数部份。