內壓薄壁容器應力測定

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1、內壓薄壁容器的應力測定一、實驗目的???1.了解電阻應變片的結構，作用及工作原理。???2.初步掌握常溫下電阻應變片的粘帖技術，并對被測容器做好粘帖應變片、接線、防潮、檢查等準備工作。???3.測定薄壁容器在內壓作用時，圓筒及封頭上的應力分布。???4.比較實測應力和理論計算應力，分析它們產生誤差的原因。???5.掌握“應變電測法”測定容器應力的基本原理和測試技術。二、實驗原理???由中低壓容器設計的薄殼理論可知，薄殼回轉容器在受壓時，在離開與封頭連接處的器壁厚度上將產生徑向的和環(huán)向（切向）主薄膜應力σφ,σθ及其相應的主薄膜應變εφ,εθ,當它們超過材料的曲服強

2、度時，就導至容器破壞或大面積屈服。一方面，圓筒與封頭連接的邊緣地區(qū)，由于幾何形狀的不連續(xù)而成的附加彎曲應力，此應力與薄膜應力疊加會產生比薄膜應力高很多的綜合應力,這種應力具有局部性，一離開邊緣就快速衰減。邊緣應力對疲勞失效和脆性破壞有重大影響，其大小與容器的形式，制造質量及操作條件有關，而工程實際中，不少結構和零部件，由于形狀比較復雜，理論上作應力分析相當困難，這時就要采用實測應力分析法，此外在一些重要的結構中，在進行理論分析的同時，還需要進行模型后實際結構的應力測量，以驗正理論分析的可靠性和計算的精確度，因此實驗應力分析在壓力容器的應力分析與強度設計中占有重要的

3、地位。???實測應力的方法很多，但目前應用的主要有兩種，即光彈法和電測法，其中電測法應用的最多。我們這個實驗就是用電測法測容器中的應力。一般容器器壁中的應力不能直接觀察到，但變形無論多麼微小，總是可以測量的，由于變形和內力有一定的關系，只要知道這鐘關系，就可以通過測量變形來達到測量應力的目的，由于薄膜容器的應力是兩向應力，所以測出徑向應變和環(huán)向應變，就可以根據(jù)廣義虎克定律求相應應力：????????????σφ=E（εφ+μεθ）/（1－μ2）?????????????（a）????????????σθ=E（εθ+μεφ）/（1－μ2）??????????????

4、（b）????式中：E—材料的彈性模量，碳鋼為0.21×106Mpa?????????μ—泊桑系數(shù)；對碳鋼為0.3?????????εφ—實測的徑向應變值，1×106Mpa?????????εθ—實測的環(huán)向應變值，1×106Mpa?????????σφ—徑向應力??????????σθ—環(huán)向應力圖1-1　惠斯頓電橋???那么應變是怎樣測得的呢？下面來介紹如何用電阻應變儀來進行應變測量。???在電阻應變儀中，一般用電橋將應變片的電阻變化轉換成電流的變化，這個電橋是惠斯頓電橋，如圖1—1所示，R1，R2，R3，R4作為四個橋臂，AC對角線接電源E。BD對角線接電流計。

5、其中R1為測量片，貼在容器待測應力的部位。R2為與R1同一類同一阻值的應變片，貼在與被測構件材質相同的試塊上，它不受力，但與R1感受相同的溫度，起溫度補償作用。故稱溫度補償片。R3,R4為儀器內部配備的固有電阻。當電橋平衡時，（即無電流通過檢流計），有下式成立：???????R1R4=R2R3????　?。╟)???當被測構件受力后，應變片隨之發(fā)生變形，其電阻值將產生一微小的增量△R1，因此電橋失去平衡，電流計中將有電流通過，我們調節(jié)可變電阻R4，當R4-△R4時電橋又一次平衡：?????????(R1+△R1)(R4－△R4)=R2R3整理上式，略去高階小量△R

6、1×△R4，并與（c）式相減可得：?????????△R1=R1/R4X△R4???????（ｄ)????所以通過調節(jié)可變電阻，由（d）式可求出測量應變片的電阻增量△R1，當應變不超過一定范圍時，電阻絲的電阻相對改變量△R/R與其線段應變ε=△L/L成線性關系，即：?????????ε=△R1/(R1×K)???但實際上，電阻應變儀測量并不需要這樣的計算，而是已經將儀器輸出的電信號標定為相應的應變值，在儀器上直接讀取ε值即可。另外說明一下溫度補償片的作用，由上述得知，在被測構件未受力時,R1=R2=R3=R4=R’，如果環(huán)境溫度改變或被測構件溫度改變，這時R1、R

7、2的電阻由R變?yōu)镽+△Rt，而R’不變（儀器內部電阻），則電橋仍滿足(R1+△Rt)×R’=(R2+△Rt)R’的平衡條件。這樣由溫度變化引起的測量片R1阻值的變化，就被溫度補償片R2的阻值變化平衡掉了，而不至于影響測量溫度。所以R2起到了溫度補償?shù)淖饔?。三、實驗所用儀器設備YJ-33靜態(tài)應變測量處理儀YZ-22電阻平衡箱手動試壓泵內壓容器四、實驗步驟??1.熟悉電阻應變儀，預調平衡箱的使用方法及操作步驟。??2.按半橋接法，將各電阻片依次接到預調平衡箱各旋鈕上。??3.檢查各部分接線是否正確，各接線柱必須擰緊。?4.打開儀器電源，按下“調零”按鈕燈熄滅后將手抬起

8、，儀器自動