实验三 压力容器爆破实验.docx

实验三 压力容器爆破实验一、试验目的1. 测定圆筒塑性变形开始和结束时的屈服压力值；2. 测定圆筒破坏时的爆破压力，并通过计算验证理论公式；3. 了解过程装备控制专业数据自动采集测量系统基本单元的原理二、试验原理1．屈服压力值的理论计算：1) 屈服压力2) 全始屈服压力(材料为理想弹塑性)pso=blnK2．爆破压力值的理论计算：承受内压的高压筒体，其爆破压力计算方法有如下几种1) Faupel 公式：2bp = b (2 一一s)ln K b <3 s bb2) 中径公式：2 K 一 1 p = 2b -b b K 二 13) 最大主应力理论)b4) 最大线应变理论(K 2 -1 (1.3K 2 + 0.4)b5） 最大剪应力理论6） 最大变形能理论K2 —1以上式中符号意义详见现教材“过程设备设计” 教材和王志文主编的“化工容器设计” 以及余国宗主编的“化工容器及设备”3．爆破试验原理过程：容积变帕醫图 1 压力与流量变化的关系塑性材料制造的压力容器的爆破过程如图一所示，在弹性变形阶段（OA线段），器壁应力较小，产 卷 生弹性变形，内压与容积变化量成正比，随着压力的 出 增大，应力和变形不断增加；到A点时容器内表面开始屈服，与 A 点对应的压力为初始屈服压力 p ；在 s弹塑性变形阶段（ AC 线段），随着内压的继续提高，材料从内壁向外壁屈服，此时，一方面因塑性变形而 使材料强化导致承压能力提高，另一方面因厚度不断减小而使承压能力下降，但材料强化作 用大于厚度减小作用，到C点时两种作用已接近，C点对应的压力是容器所能承受的最大 压力，称为塑性垮塌压力；在爆破阶段（ CD 线段），容积突然急剧增大，使容器继续膨胀所需要的压力也相应减小，压力降落到D点，容器爆炸，D点所对应的压力为爆破压力P。

b三、实验装置与工作原理1．实验装置本仪器中的液体介质油的吸入、压缩与排出是通过活塞腔容积的周期性变化而实现的 电机接入电源后进入正常运转，通过减速器带动偏心轮传至十字头滑块，活塞柱通过滑快与 导向杆相连（导向杆在导向套内）做往复运动，当缸内处于低压状态时吸入介质油，活塞杆 压缩时，泵内高压流体经过止回阀向爆破试件中输送，使爆破试件中内压不断升高2． 工作原理本系统的压力增升原理图2所示，活塞杆9在缸内作往复运动，介质油通过进口单向阀5 吸入缸内，活塞柱向缸内推进时，进口单向阀5 关闭，介质油通过出口单向阀6 流进爆破 试件中压力表4 下面装有单向阀7，目的是为了在试件瞬间爆破时保护压力表（试件爆破 后压力表数值仍旧保持）压力信号由压力传感器12通过接口13 传送至计算机43711\N2610w89511油槽；2导油杯；3被检件；4压力表5进口阀；6出口阀；I-油槽2一导油表保护阀爆破油件94活塞力表试件进口阀16一压口阀7-压力表保护阀8-油缸卸-活塞 *0压力件卸压阀I3 1 传感器微压接头12-压力传感器13-传感器微机接头四、试验操作步骤及注意事项：1．了解试验装置的结构（包括高压爆破教学试验台操作方法、压力传感器、 数据采集卡、 转换器等计算机硬件接口以及 ADCRAS 测试软件的位置和功能）。

2． 测量尺寸：在爆破试件的上、中、下不同圆周方向上，测量外径三次；内径为已知值 （试件材料为20 号无缝钢管加工而成，根据不同的理论公式计算可得到不同的理论爆破 值3．操作步骤：（1） 关闭卸荷阀10 与 11（即面板上左右支阀），观察仪器面板上的油标，看油缸中 是否有足够的介质油，若油缸中油不足，可从导油杯2 中直接加油（一般机油 即可）2） 启动电机前，须对试验机的十字头滑块、活塞杆等运动磨损件加油润滑；开机 后待爆破试件接口 3 处有油溢出，再关闭电机3） 将测量好欲爆破的厚壁圆筒试件预先灌满油（必须排除里面的空气），在出口上 贴上一层薄纸（ 防倒转后漏油），倒转后快速旋到爆破试件接口上，用管子钳上紧，罩好保护罩4）打开计算机，点击桌面“ CRAS V5.1 ”进入随机信号与振动分析系统；再点击“数据采集及处理ADCRAS ”，进入“ CRAS ”界面5） 点击“作业”在文件名编辑栏输入要创建的新文件名，见图 3，然后点击“打 开”打开揑寻⑴. |』：，Dm匹P P 上rJl. raal E- & D X N-打开① |Wfi I图 3 创建的新文件名的界面6） 点击“参数设置”，弹出“参数设置”对话框，选项“采样频率”选择 1280；“工程单位”选择MP ；再选择“校正因子”，见图4。

a图 4 设置各参数的界面7） 确定上述选项后进入“趋势图”菜单，在它下面有“时间设置”、“趋势采集”、“趋势显示”和“设置截距”四个子菜单在“设置时间”对话框有“请输入总时间”，单位是秒，输入估计此次实验所用总时间;“间隔记录时间（三200ms）,单位是毫秒，选 200 的倍数，一般输入“200”；在“设置截距”中的每个通道对应的零工程单位对应的毫伏数为“1000”，对应通道数为“1”，如图五诣输人总时间确定1 秒间爾记录时间|>=200 n>S| -图五 趋势图菜单设置各参数的界面8) 确认完上述参数后，点击“趋势采集”子菜单，此时打开实验机的泵电源，微 机将跟踪爆破试件整个实验过程的压力变化直至爆破9) 试件爆破后关闭电源，将计算机中本次实验创建的新文件名存盘，打印出整个 实验过程曲线和有关记录；将爆破后的厚壁圆筒试件拆下五、实验报告：1．讨论分析试件破坏的情况2．将实测的爆破压力和各种理论公式的计算结果进行比较，并进行分析讨六、分析讨论题1．简述厚壁圆筒的爆破变形过程2． 对试件爆破断口进行分析，并计论爆破口为什么会鼓起？爆破口的方向和位置如何？3．加载过程可能加载上不去，原因有哪能些？4．试件尺寸，实验爆破压力值。

5. 韧性断裂与脆性断裂的特征。