1、实验二 外压薄壁圆筒形容器失稳实验一、试验目的：1. 观察薄壁圆筒形容器在外压作用下丧失稳定性后的形态。2. 测定圆筒形容器失去稳定性时的临界压力并与理论值相比较。二、试验原理：圆筒形容器在外压作用下，常因刚度不足使容器失去原有形状，即被压扁或折曲成波形，这就是容器的失稳现象，容器失去稳定性时的外压力，成为容器的临界压力，用 crp表示。圆筒形容器失去稳定性后，其横截面被折成波形，波数 可能是 1，2，3，4，n等任意整数,如图一所示。容器承受临界值的外压力而失去稳定性，决非是由于容器壳体本身不圆的缘故，即是绝对圆的壳体也会失去稳定性。当然如壳体不圆（具有椭圆度）容器更容易失稳，即它的临界压力
2、值会下降。根据外压容器筒体的长短，可分为长圆筒，短圆筒和刚性圆筒三种，刚性圆筒一般具有足够的刚度，可不必考虑稳定性问题。但长圆筒，短圆筒必须进行稳定性计算，它们的临界压力 值大小主要与厚壁( )，外直径( )，长度（ ）有关。亦受材料弹性模数(crpt0DL)，泊桑比( )影响。所谓长圆筒，短圆筒之分，并不是指它们的绝对长度，而是与直径E壁厚有关的相对长度。一般长圆筒、短圆筒之间的划分用临界长度 表示。如容器长度cr 为长圆筒，反之为短圆筒。临界长度 由下式确定：Lcr crLtDLcr017.长圆筒：长圆筒失稳时的波数 =2，临界压力 仅与 有关，而与 无关。ncrp0t0DL图一 圆筒形容
3、器失去稳定后的形状值可由下式计算：crp32)(1DtEpcr短圆壁：短圆筒失去稳定性时，波数 2,如为 3，4，5，其波数 可近似为：nn42)(06.7tLn临界压力可由下式计算： tDLEpcr0259.对于外压容器临界压力的计算，有时为计算简便起见，可借助于一些现成的计算图来进行。三、实验装置：四、实验步骤及注意事项：1. 测量试件的有关参数：壁厚( )，直径( )，长度（ ） 。用千分卡测壁厚，用游标卡尺t0DL44 1054 6 78 91 3 2 图二 外压圆筒失稳装置实验1-横梁 2-压紧螺母 3-密封螺母 4-压紧法兰 5-垫片6-外压圆筒 7-心轴 8-圆筒底垫块 9-透明
4、容器 10-工作台 10测内直径（便于精确测量）和长度，外直径 由内直径加壁厚得到。各参数分别测量0D两到三次，计算时取平均值。2. 按图二所示安装实验设备，先用手摇泵将透明容器内的水升至容器的约三份之二处;将外压圆筒试件 6 置于平板顶盖上，试件与平顶盖间用垫片 5 密封（试件折边上下各放一垫片） ；用压紧法兰 4 通过四个密封螺母 2 将试件压紧到平板顶盖上。3. 将圆筒底垫块 8 (一大一小 ) 置于外压圆筒底部，把用心轴 7 置于圆筒底垫块的中心孔中,再将横梁 1 压在心轴 7 上，通过两个压紧螺母 2 上紧 (用手旋紧既可 )；以此抵消试件承受的轴向载荷。4. 用手摇泵缓慢升压至试件
5、破坏为止（试件破坏时有轻微的响声） ，记下容器的失稳压力（即有轻微响声时的瞬间压力,此压力为临界压力 ） 。失稳后不可再升压。crp5. 打开手摇泵的开关卸压，待压力为零后取出试件，观察失稳后试件的形状并记下波纹数。6. 关上手摇泵的开关，清理好实验备件和工具。五、实验报告：1. 列出测量所得的试件几何尺寸数据。2. 验算波纹数 。n3. 计算容器的临界压力并与实测值进行比较。4. 讨论、分析试验结果，分析误差原因。六、 讨论分析题1 列出测量所测试件几何尺寸数据，实测波纹数。2 圆筒形容器在周向外压作用下，为什么会可能失去原有形状。3 圆筒形容器失稳后的形状与哪些因素有关？4 圆筒形容器失稳后的压力与哪些因素有关？5 外压圆筒的底部为什么要放一块垫板？
