内压容器应力测定实验报告
内压容器应力测定实验报告
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。
压力容器应力分析报告
压力容器应力分析报告1. 引言压力容器是工业中常见的设备，用于存储和传输压力较高的气体或液体。
在设计和使用压力容器时，应力分析是至关重要的环节，它可以帮助工程师评估容器的结构强度和可靠性。
本报告将介绍如何进行压力容器的应力分析，并给出实例以帮助读者更好地理解。
2. 压力容器的基本原理压力容器是由材料制成的结构，能够承受内部压力的作用。
其设计目标是保证容器在各种工作条件下都能安全运行，并且在设计寿命内不发生破裂或变形。
压力容器主要受到内部压力和外部载荷的影响，因此需要进行应力分析来确定内部应力和变形。
3. 压力容器的材料压力容器的材料选择是应力分析的重要一环。
常见的材料包括钢、铝合金等。
选择合适的材料要考虑容器的工作温度、压力和介质等因素。
不同材料的物理和力学性质会对应力分析产生不同的影响，因此需要通过材料测试和模拟来获取材料参数。
4. 压力容器的边界条件在进行应力分析时，需要确定压力容器的边界条件。
这包括容器的几何形状、支撑方式、固定约束等。
边界条件的选择会直接影响应力分布和变形情况。
通过准确描述边界条件，可以更精确地进行应力分析。
5. 压力容器的应力分析方法压力容器的应力分析可以使用有限元分析方法。
有限元分析是一种数值计算方法，将结构离散成有限数量的小单元，通过求解单元之间的力学关系，得到整个结构的应力和变形情况。
有限元分析可以模拟复杂的几何形状和载荷条件，因此在应力分析中得到了广泛应用。
6. 压力容器的应力分析实例为了更好地理解压力容器的应力分析，我们以一个简单的圆筒形压力容器为例进行分析。
假设容器直径为D，高度为H，材料为钢，内部压力为P。
通过有限元分析软件，可以得到容器内部壁的应力分布情况。
根据分析结果，我们可以评估容器的结构强度，以及在不同工作条件下的变形情况。
7. 结论通过应力分析，我们可以评估压力容器的结构强度和可靠性。
合理选择材料、确定边界条件，并使用适当的分析方法，可以有效地进行应力分析。
高压容器内外壁应力测定实验
高压容器内外壁应力测定实验一、试验目的：1． 测定高压容器筒体在内压作用下，内、外壁面的应力，并与理论值进行比较。
2． 掌握用应变数据采集测量仪器测量应变的原理和操作方法。
3． 了解高压液下电阻应变测量的基本方法。
二、实验原理： 1．应力值的理论计算高压容器筒体在内压作用下，筒壁处于三面应力状态。
在弹性范围内，其应力值可由拉 美公式求得，计算公式详见表一。
表一 高压筒体应力的理论值其中：－i p 容器筒体承受的内压(MPa)。
-K 容器筒体的直径比，i o ioR R R R K ，,=分别为容器筒体的外半径和内半径 －r 容器筒体壁内任意一点的半径)(m m 。
2．应用电阻应变仪测量筒壁应力容器筒壁应力的测量，目前常用的方法为电阻应变测量法，即在筒体内、外壁面上，用特制的胶水，沿筒壁的轴线方向及圆周方向粘贴电阻片。
本试验中，电阻片的粘贴位置如图一所示，在筒体接管的下方一圆周上，将圆周内外分别分成八等份；1、3、……15号电阻片为内壁面的轴向片，2、4、……16号电阻片为内壁面的环向片，17、19……31号电阻片为外壁面的轴向片。
18、20……32号电阻片为外壁面的环向片。
当筒体承受内压后，电阻片随之变形。
电阻片变形后，其电阻值亦发生改变，因而应用电阻图一 电阻片布置图应变仪可测得筒体内外壁面的应变值，应变仪的原理及结构见实验一中所述。
贴在容器筒壁上的电阻片由于温度的变化，会产生一定的变形从而给测量带来一定误差。
粘贴在容器内壁面上的电阻片除温度影响外，因受容器内介质压力的作用（见图二），也会造成变形使电阻值发生变化，给测量带来误差，这种现象称电阻片在高压下的“压力效应”。
无论是由温度变化还是压力效应所引起的误差都必须消除。
消除这些误差的方法即称“补偿”。
温度补偿的方法在试验三中已经用过，而高压液下的补偿方法常用的有两种：即外补偿及内补偿。
内补偿：将工作片贴在容器内壁面上，外补偿片贴在与筒体相同材料的试块上，试块安放在容器内，并尽量靠近工作片（见图三）。
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。
实验一 薄壁容器内压应力测定实验
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。
内压容器应力测定实验报告
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
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。
内压薄壁容器应力实验报告
内压薄壁容器应力实验报告本报告旨在介绍内压薄壁应力实验的目的、背景以及其意义和重要性。
内压薄壁是一种常见的工程结构，广泛应用于各行各业。
在使用过程中，受到内部介质的压力作用，会产生一定的应力分布。
了解和研究内部应力状态对于设计和使用具有重要意义。
该实验旨在通过在内压薄壁上施加不同的压力载荷，测量和分析的应力分布情况。
通过实验结果，我们可以了解在不同压力下的应力状态，从而更好地理解的强度和稳定性。
本实验的意义和重要性有以下几点：设计优化：通过了解在不同压力下的应力分布情况，可以更准确地确定的材料和结构设计。
这有助于提高的强度和性能，减少可能的失效风险。
安全性评估：了解的应力分布情况可以帮助评估的安全性能。
在某些特殊工况下，例如高压或长期使用等，内部应力可能超过材料的强度极限，从而导致破裂或泄漏。
通过实验研究，可以提供重要的数据和参考，帮助工程师评估的安全性。
质量控制：实验结果可以用于质量控制和验证的生产工艺。
通过测量内部应力，可以判断的加工和装配工艺是否符合设计要求，从而确保的质量和性能。
因此，通过内压薄壁应力实验的研究和分析，可以进一步提高的设计和使用效能，提升的安全性能，并且对于相关工程领域的发展也具有重要的指导意义。
内压薄壁压力测试仪器其他相关实验材料和设备（如果有）本节详细描述进行内压薄壁应力实验的步骤和操作方法。
实验器材和材料准备：准备一台内压实验机和薄壁样品。
确保实验机的压力计和温度计正常工作。
样品准备：安装样品在内压实验机中，确保样品固定且没有松动。
检查样品是否有任何损坏或异物。
实验参数设置：设置实验机的内部压力和温度，需要提前根据实验目的进行设定。
确保内部压力和温度的稳定性和准确性。
开始实验：启动内压实验机，使内部压力逐渐增加到设定值。
记录实验过程中的压力和温度变化。
实验数据收集：在实验过程中，定期记录实验机内部压力和表面的应力。
确保数据记录的准确性和完整性。
实验结果分析：根据实验数据，计算在不同条件下的应力变化。
应力测定实验
5．对容器进行几次加载、卸载循环。消除应变片初受载后的永久变形，使 滞后误差趋于稳定。每次卸载后需进行预调平衡，然后按加载步骤加载，记 下应变读数。当应变读数和滞后量趋于恒定时，才可进行正式测量。
6．系统最后一次卸载后先检查一下平衡情况，然后加载进行正式测量， 记录每种载荷下，各测点的应变读数。 7．测量结束后，系统卸载，并关闭电动机及其它测量仪器。
五、实验注意事项
1．选片 根据测试要求，选择所需的应变片或应变花，并作外观检查，片基上应无 气泡、脱层，片丝应无折皱、断裂、锈蚀，引线接头应牢固可靠。电阻片之 电阻值必须用惠斯登电桥重新测定，在多点测量中同组使用的电阻片各片的 阻值应相等或相接近，其阻值差别不超过±0．2欧姆。
椭圆形端盖
图1-2 试件模型示意图，
2．主要仪器： （1）YJD—1型静动态电阻应变仪或YJD—17型静动态电阻应变仪 （2）P20R预调平衡箱 （3）惠斯登电桥等
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三、实验原理和实验内容
1．实验原理 本实验是用电阻应变片测定零部件或结构指定部位的表面应变，再根据应
力应变关系式，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。 实验时，将电阻应变片（简称应变片）固定在被测构件上，当构件变形时
4
5
单向应力状态 单轴应变片
σ= Eε
6
双向应力状态
1、主应力方向已知
1
E 1
2
( 1
2)
2
E 1
2
( 2
2)
7
双向应力状态
2、主应力方向未知
ixc2 o i sys2 iin xs y iic no i s
（i=1、2、3）
x 、 y 、 xy
8
x
1、内压薄壁容器的应力测定实验
实验1 内压薄壁容器的应力测定实验一、 实验目的：1．了解薄壁容器在内压作用下筒体的应力分布情况；验证薄壁容器筒体应力计算的理论公式。
2．熟悉和掌握电阻应变片粘贴技术的操作方法和步骤。
3．掌握使用应变数据采集测量仪器测量应力变化的原理和操作方法。
二、实验原理 1．理论计算根据薄壁壳体的无力矩理论可以求得受内压的薄壁容器筒体部分的应力值： 经向应力（轴向应力） tt D p i 4)(+=ϕσ （1-1）环向应力（周向应力） tt D p i 2)(+=θσ (1-2) 式中：p —容器所受内压力（MPa ）i D －容器内直径（mm ）t －容器壁厚（mm ） ϕσ－经向应力θσ－环向应力2．实验测定：（1）应力测定的基本原理：薄壁容器受内压后，器壁各点均处于两向受力状态，当其变形在弹性范围以内，容器壁各点的应力应变符合虎克定律，即：)(12t x x Eμεεμσ+-=(1-3) )(12x t t Eμεεμσ+-=(1-4)故只要测得容器壁的径向应变和环向应变，即可根据虎克定律求得x σ和t σ。
（2）用电阻应力仪测量应变的原理：电阻应变测量法是测定压力容器筒壁应变的常用方法之一。
其测量装置由三部分组成：即电阻应变片，连接导线和电阻应变仪。
常用的电阻应变片是很细的金属电阻丝粘于绝缘的薄纸上而成。
见图一所示，将此电阻片用特殊的胶合剂贴在容器壁欲测之部位。
当容器受内压作用发生变形时，电阻丝随之而变形。
电阻丝长度及截面的改变引起其电阻值的相应改变，则可以用电阻应变仪测出电阻的改变，再换算成应变，直接由应变仪上读出。
电阻丝的应变与电阻的改变有如下的关系：llK R R ∆=∆ 式中：RR∆—电阻丝单位电阻改变 ll∆—电阻丝单位长度改变（如电阻片与器壁完全一起变形，即无器壁之应变。
） K —灵敏系数，与电阻丝的物理性质有关，对于一定的电阻片而言，K 为常数。
由于电阻丝的电阻R 和K 值对于一定的电阻片为一已知值，故只要测得ΔR （电阻丝电阻改变）就可以求出ε值。
实验五内压薄壁容器应力测定实验
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。
【实验报告1-1】内压薄壁容器应力测定实验
实 验 报 告实验名称：内压薄壁容器应力测定实验 班级：装备0804 实验日期：学生姓名：==== 一、实验目的：a) 实验在内压作用下椭圆形封头和锥形封头的应力，绘制封头的压力分布曲线。
b) 了解边缘力矩对容器应力分布的影响。
二、实验内容：实测在不同内压力作用下椭圆封头与锥形封头和简体上各测点的应变值，画出各测点的P-ε修正曲线（线性关系），并在修正曲线上求得在0.6MPa 压力下应变修正值，由应变修正值计算在0.6MPa 下各点的应力值，绘制0.6MPa 下的封头应力分布曲线，利用所学理论解释封头的应力分布状态，并对存在的问题进行讨论。
三、实验步骤：a) 应变仪操作：i. 检查各接线是否正确、牢固； ii. 打开应变仪电源，预热20分钟； iii. 设置测量桥路为1/4 桥；iv. 设定灵敏系数，本实验中，应变片的灵敏系数为2.07； v. 设置公共补偿点；vi. 设置补偿点补偿20个测量点； vii. 清空历史数据； viii. 确认上述设置有效； ix. 进行电桥平衡。
b) 试验台操作 薄壁容器应力测定实验流程图如图所示，实验前打开阀门V02、V03、V07、V08、V04、V05、V11，关闭其他所有阀门。
薄壁容器应力测定实验流程图c) 实验操作台操作i. 顺时针扳动控制台面板上的总控开关，启动控制台；P1L2 低位水箱V07 V08L2 内压容器 V05 V11 P2ii. 顺时针旋转流量调解旋钮到底，打开电动调节阀；iii. 扳动主水泵运行方式选择开关，水泵运行方式设置成工频运转方式； iv. 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，选择“薄壁容器盈利测定实验”菜单，点击“进入”按钮，进入“薄壁容器应力测定实验”画面，点击“开始实验”按钮，进入实验界面； v. 按下主水泵启动按钮，主水泵开始运转。
vi. 调整阀门V04是内压容器的压力达到所需的测量压力后，关闭阀门V11； vii. 按下主水泵关闭按钮，关闭主水泵；viii. 测量在0.2，0.4，0.6MPa 下各点之应变值，并做好记录。
内压容器应力测定实验报告
内压容器应力测定实验报告内压容器是工业生产中常用的储存或输送气体或液体的设备之一。
在运行过程中，容器壁受到内部气体或液体的压力，容器壁上产生的应力是影响容器安全运行的重要因素之一。
因此，为了保障内压容器的安全运行，必须对其应力进行测定。
本实验就是对内压容器进行应力测定，以评估容器的安全性能及可靠性。
1. 实验目的通过实验测定内压容器不同点上壁上的应力，评估内压容器的安全性能及可靠性。
2. 实验原理内压容器受到内部气体或液体的压力而产生应力，应力值与压力、容器材料及其形状、尺寸等因素有关。
本实验采用杜布尔公式计算容器上应力的大小。
杜布尔公式如下：σ = PD / 2t其中，σ为容器上应力，P为内部压力，D为容器直径，t为容器壁厚度。
3. 实验装置本实验采用的内压容器为一圆柱形容器，直径为80mm，高度为120mm，壁厚为5mm。
实验所需设备及工具包括压力表、数字卡尺、手持式加热器、石墨涂料、砂纸、刷子等。
4. 实验步骤（1）检查实验设备及工具，确保正常运行。
（2）将内压容器清洗干净，并用砂纸将容器表面打磨平滑。
（3）将容器表面涂抹一层石墨涂料以提高容器表面的导热性。
（4）将数字卡尺测量容器直径及壁厚，记录数据。
（1）将压力表连接到容器内，调节压力表使压力升高到预定值，如1MPa。
（2）用手持式加热器加热容器下部，使其保持一定的温度。
（5）根据杜布尔公式计算出容器不同点上的应力。
（6）将得到的数据记录在实验记录表格中。
（1）关闭压力表，降低内压。
（2）将容器取出并清洗干净。
5. 实验结果与分析通过实验测量，得到容器上不同点的应力数据，如下表所示：容器点数 1 2 3 4 5容器上应力/Mpa 7.85 7.8 7.75 7.7 7.6可以看出，容器上部应力值略有差异，最大值为7.85MPa，最小值为7.6MPa。
这些数据可以用于评估容器的安全性能及可靠性。
根据国标《钢制压力容器》GB150-2011，本容器设计压力为10MPa，所得数据均在设计压力以下，表明该容器能满足安全性能的要求。
实验一、内压容器应力测量
实验一、内压容器外壁应力测定综合实验一、实验目的1、掌握与了解受压零件应力分析的一般方法；2、掌握应力测试的基本方法和步骤，熟悉应力测试的基本仪器操作，以及计算机自动测试的过程与设备；3、了解和掌握边缘应力的概念，以及平封头、锥形封头、球形封头和椭圆形封头与筒体相连区域的边缘应力分布规律，加深课堂教学的印象；4、进一步验证薄壁容器筒体应力计算公式二、实验原理1、静态电测应变测量的基本原理电测法是受压元件应力测量中的一种最常见的方法。
其基本原理是通过粘贴在被测量构件表面某点处一定方向上的电阻应变片的电阻值变化来测定构件在某方向上的应变，然后经换算及计算出该处的的应力大小。
基主要优点是：灵敏度及精确度较高，适用于静载荷常温下的模型试验和现场测试。
其缺点是：只能测出构件上某一点处某一方向的应变值，不能测出构件内部的应变信全面了解构件的应力分布情况。
下面主要介绍电阻应变片、电阻应变仪和应力计算方法的基本原理。
（1）电阻应变片电阻应变片是测量表面应力的主要元件之一， 其结构如图1所示。
主要由敏感栅、引出线、底基 及表面覆盖层等部分组成。
在应力测量时，用502 胶水，将电阻应变片底基粘贴在构件所需测定变形 的地点及方向，使敏感栅通过底基与构件一起变 形，故只需测出敏感栅的长度变化，即可得出构件 的变形大小。
也可以看到，上述测定只能测出构件 变形在敏感栅面积范围内)(l b ⨯变形的平均值。
电阻应变片敏感栅的长度变化是通过测定电阻变化来确定的。
由物理学知，金属丝电阻R 的变化与金属丝长度l 及截面积A 之间的关系式为A l R ρ=，ρ为金属丝材料的电阻率，将该式两边进行微分有：AdA l dl d R dR -+=ρρ （1） 可见当电阻应变片的长度及截面积发生变化时，其电阻值也会发生变化，通过对（1）式进行简化，可得到：ε∆∆K llKRR== （2）即在一定范围内，其电阻值的变化率与敏感栅长度的变化率成正比。
应力测试实验报告
1.4 操作步骤
1) 做好实验准备、认真学习实验安全规程、检查仪器仪表。 2) 系统上电，打开计算机、应变测试仪、及配套软件。 3) 打开容器出口阀，通过压力表校准仪往容器注油，待气体拍完后关闭容器出口阀，继续 注油，分别测出增压和减压时 0.2MPa 和 0.4MPa 的应力及应变。 4) 试验完后，打开容器顶部出口阀门。 Nhomakorabea③
PD 0.4 0.3 10MPa 4 t 4 0.003 当 P=0.4MPa 时筒体上的应力为 PD 0.4 0.3 20MPa 2t 2 0.003
2）封头应力 由于是球形封头 当 P=0.2MPa 时
④
PD 0.2 0.3 5MPa 4t 4 0.003
10 10 5 5 5 5 5 5 5 5
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
20 20 10 10 10 10 10 10 10 10
3.2 结果讨论及误差分析
作出压力为 0.4MPa 时的理论应力分布图如图 2 所示
图 2 球形封头容器理论应力分布图
图 3 球形封头容器实测应力分布图
22 15 29 12 25
4 3 5 2 5
17 15 24 17 18
47 34 60 27 53
11 8 14 7 12
44 31 58 25 51
9 6 12 5 1
32 25 42 29 31
由原始数据表 1 可以计算得增压和减压时的平均值。 平均值计算
=( z + j）
①
其中应力可由②式计算可得 也可以直接用实验计算机已计算好的原始记录的应力值。 将整理好的数据写入表 2 中。
内压薄壁容器应力测定实验
内压薄壁容器应力测定实验一．实验目的1.测定容器在一定的压力状态下，筒体和封头上受到的应力分布。
2.对利用解析法算出的理论值和实测值进行比较，分析它们之间产生差异的原因。
3.熟练掌握应变电测法的原理及测试方法。
二．实验原理实验装置有电器，油罐，压力表等系统，压力通过调节阀控制，使容器达到不同的压力值。
电测法是根据构件的应变状态，通过应变与应力之间的物理关系，对构件进行分析的一种方法，将电阻应变片固定在被测位置以后，构件发生应变也会导致应变片发生应变，通过电阻应变仪，可以测得应变片的应变状况。
然后根据弹性理论的胡克定律可得： 轴向应变 E E θϕϕσμσε-=环向应变 E E ϕθθσμσε-= （4-6）轴向应力 )(12θϕϕμεεμσ+-=E环向应力 )(12ϕθθμεεμσ+-=E （4-7） 式中： ϕσ、θσ为轴向、环向应力，Mpa ；ϕε、θε为轴向、环向应变，Mpa ；E 为弹性模量，Mpa 510058.2⨯；μ为泊松比，3.0。
在这次实验中，用到的实验装置400-LY 应力测试实验台，22-YJ 静态应变处理仪，22-YJ 型转换箱三．实验步骤这次实验主要是测定圆柱形筒体和平板形封头的应力及分布情况。
封头上有11个点进行测量，1-6位径向应力，7-11为环向应力，每个点之间的距离为mm 50。
1.检查油箱内油是否充足。
2.检查静态应变处理仪和应力测试台接地是否良好，确定无误后，接通电源，预热静态应变处理仪。
3.按下启动按钮，启动液压泵。
4.缓慢打开加压阀。
5.待看到与回油放气阀相连的透明塑料管内有液压油流出且没有气泡时，关闭回油放气阀，加压阀。
6.慢慢打开加压阀，向应力测试加压。
7.待应力测试室压力达到略高于实验压力时，关闭加压阀，并按下液压泵停止按钮，停止加压。
8.待应力测试室内的压力稳定5分钟后，打开回油放气阀进行泄压。
9.对静态应变测量仪进行调零。
10.启动液压泵，再次对容器进行加压。
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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=4mm
600锥型封头：Di=300mm ，S=4mm，半顶角300
900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2.5Mp
2、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。
注意加、卸载速度不应太快。
4）应变片接桥形式
实验容器受单一载荷作用的平面应力状态，采用同一温度补偿片的半桥接法。
2、实验现场的主要工作
1）将测量好的应变片和补偿片，按顺序接在预调平衡箱背面的接线柱上。
2）应变仪和预调平衡箱调整与操作。
（详见SDY-2003型静态数字应变仪使用说明）
3）对容器加载和记录测量数据。
4）对应变进行数据采集。
3、应力计算及实验数据修正
1）根据测得的主应变，如下式计算主应力：
实验类型：□验证 □综合 □设计 □创新 实验日期： 实验成绩：
θσ=
()ϕθμεεμ
+-2
1E
()θϕϕμεεμσ+-=
2
1E
2）根据相关教材中的理论公式，计算筒体、封头和连接处的理，理，实测值与理论值间的误差为： %100⨯-=
理
理
θθθθσσσe
%100⨯-=理
理
ϕϕϕϕσσσe
3）应变片横向效应的修正公式： ()
读读ϕθοθεεμεH H H
---=
2
11
()
读读θϕοϕεεμεH H
H
---=
2
11 对单向应力状态的测点，即使横向效应系数达5%，所产生的误差及均小于1%，因此一般可不修正。
工程上，非精准测量时，在平面应力状态下的测点，应变量不大，一般可以不修正。
4）测量连接导线很长时，应进行电阻的修正计算：
⎪⎭⎫
⎝
⎛
+
=R R L θθθεε1读
⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛
+
=R R L ϕϕϕεε1读 式中： 读θε ——周向主应变读数；
读ϕε——经向主应变读数；
θL R ——测定周向应变的连接导线电阻； ϕL R ——测定经向应变的连接导线电阻； H ——应变片的横向效应系数；
实验类型：□验证 □综合 □设计
□创新 实验日期： 实验成绩：
R ——应变片电阻值 ομ =0.285 四、实验步骤
1、根据选择的测点，确定布片方案（如下图），进行容器打磨，划线定位，表面脱脂处理，粘贴应变片，进行防护处理。
2、将测量片，补偿片连接导线编号，并记下相对应的测点编号，根据仪器的使用说明，将测量片，补偿片接入预调平衡箱对应的接线柱上。
3、应变仪、预调平衡箱开机预热30分钟；电脑开机，运行测试分析软件。
4、按应变仪、预调平衡箱的操作规程对个测点进行预调平衡。
5、系统加载
关闭每个试验容器上的“卸压阀”，接通试压油泵电源；观察容器上的压力表指示，至压力稳定（略高于2.5MPa ）时断开电源，保持压力。
6、应变测量
协调操作应变仪、预调平衡箱，读取记录各点应变读数。
采用计算机自动测量模式时，操作步骤参见附录“软件使用指南”。
注意：为消除应变片在初次加载时的永久变形，使滞后量趋于稳定，应在使用应变片测量前，最好先加载卸载几次，再进行正式的测定。
应变片 1→2 2→3 3→边缘 边缘→4
4→5 5→6 6→7 7→8 8→9 10 距离（mm ）
40
33
16
11
10
19
28
28
25
圆心处
实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：
7、系统卸载测量
微开各容器上的“卸压阀”分别卸载，观察容器上压力表示值，至压力为1.6MPa时关闭“卸压阀”，按步骤6逐点读取应变读数。
8、各个压力等级测量完毕后，打开“卸压阀”，给各个容器卸载。
卸载完毕后检查一下各测
点的回零情况，关闭测量仪器。
五、实验数据及处理
1、各点应变片读数：
通道
初始时 2.08 实际应变值
应变片示数(με)
压力（MP）（）
1 -68 213 281
2 -11 621 632
3 8 300 292
4 14 -561 -575
5 14 -504 -518
6 5 -445 -450
7 -30 396 426
8 -1 4 5
9 -1 322 323
10 0 400 400
11 9 353 344
12 0 615 615
13 -13 239 252
14 -12 -401 -389
15 -8 -295 -287
16 9 135 126
17 -31 -6 25
18 433 631 198
19 -25 191 216
20 -1383 -1271 112
实验类型：□验证 □综合 □设计 □创新 实验日期： 实验成绩：
2、各测点实际应力值、理论应力值及误差计算：
下面以布片点1为例计算： 实际应力值：
θσ=()ϕθμεεμ+-21E =）（344*3.02810.3
-1cm kg 10*96.1225+=82 MPa
()θϕϕμεεμ
σ+-=2
1E
=）（281*3.03440.3-1cm kg 10*96.122
5+ =92 MPa
理论应力值：
θσ理=t PR =4mm
150mm *a 08.2MP =78 MPa σψ理=t 2PR =mm
4*2mm 150*a 08.2MP =39 MPa 误差：
e Ɵ=100100*理理θθθσσσ-=100100
*78
7882-=5%
e ψ=
100100
*理
理ψψψ-σσσ=135%
布片点
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实际周向应力(MPa) 82 75 79 -56 -30 -23 9 14 40 43 实际径向应力(MPa) 92 73 73 -20 -3 9 23 34 37 46 理论周向应力(MPa) 78 78 78 -48 -36 -17 6 23 32 37 理论径向应力(MPa) 39 39 39 -12 -5 6 19 29 34 37 周向应力误差(MPa) 5% 4% 1% 17% 17% 35% 33% 39% 25% 16% 径向应力误差(MPa)
135%
87%
87%
67%
40%
33%
21%
17%
9%
24%
实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：3、应力分布曲线图：。