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

2、长圆筒：Pcr=2.2E 3〉〈

D

S 3、短圆筒：Pcr=2.59E D L

D S 5

.2〉〈 4、许用外压力：[p]=BSe/Do

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。试件支承座的中心开有透气孔能使试件内脏与大气相通，实验进行时将有机玻璃罐与压力源接通，罐内压力就逐渐升高。试验罐内的试件就处于承受外压载荷的状态。当压力升高到某一值时，试件就会突然发生失稳破坏．为了消除轴向载荷对试件失稳压力的影响，在试件内可以放入支撑架，还可利用有中间加强环的支撑架进行减小试件长度后的失稳实验。

2、试件

罐头盒桶坯材质：镀锡薄铁皮

公称尺寸：直径φ70mm，长度80mm或115mm，壁厚0.2～0.25mm。

五、实验步骤

实验前应先检查气源,为此应向逆时针方向旋松减压阀的手柄。开启实验装置上的放空阀，关闭送气阀。确认上述操作无误时，按逆时针方向开启高压气瓶顶端的气瓶瓶阀，若减压阀上的高压压力表指示出的压力高于室温下二氧化碳的饱和蒸汽压时，表示气瓶内有足够的液态二氧化碳可供实验使用。

实验的具体步骤如下：

1、在试件的底部编有编号；

2、测量并记录试件的外径和长度，测量外径时应注意防止试件发生变形；

3、从实验罐上取出支撑座，在支撑座上组装支撑架，测量支撑架的有效高度；

4、将试件装到支撑座上．注意使密封圈嵌入试件的口内；

5、把试件装入试验罐，用小盖把支撑座压紧到上盖上，旋紧螺母时注意应使各螺栓均

匀受力，防止支撑座被压偏；

6、按逆时针方向旋松减压阀手柄，关闭试验罐的放空阔和开启进气阀；

7、按顺时针方向转动减压问手柄，使试验罐内的压力平稳上升。升压速度不宜过快，以免读不准该件的实测失稳压力，升压要注意压力表的指示值和试件。当观察到试件失稳

时即停止升压并读出压力指表示出的最高压力，此即试件的实测失稳压力，应记入记录；

8、按逆时针方向旋松减压阀手柄，关闭试验罐的进气阀和开启放空阀；

9、从试验罐内取出失稳后的试件，取出试件内的支撑架另件，测量并记录试件的壁厚，观察并记录试件失稳后的波形数；

10、实验完毕后关闭气瓶上的瓶阀。

六、注意事项

实验进行过程中。只当试验罐内为常压时才允许接近试验罐。当试验罐内的压力高于大

气压力时只允许隔着有机玻璃屏风观察试验罐内的试件。

七、实验报告

1、实验数据记录表（应记录试件型式，编号、实测几何尺寸、实测失稳压力、该件的

波形教等；

2、计算试件的临界压力及波形数并与实测值比较；

3、分析讨论试验结果。