一种卧式外压实验装置的制作方法

1.本发明涉及承压设备试验技术领域，具体涉及一种卧式外压实验装置。


背景技术：

2.在压力容器的设计中，对受外压的容器，稳定性是其主要设计问题，而临界失稳压力是判断其失稳的主要依据。但是由设计公式确定的临界失稳压力过于保守，造成工程应用中材料的浪费。因此在对外压压力容器的研究中，往往需要通过实验获得其外压临界失稳压力，以便更好的进行容器承载力分析及指导压力容器的设计。而现行的外压实验平台未充分考虑轴向载荷对试样临界失稳压力的影响，因而对只承受均布周向外压的容器进行实验时，会影响实验结果；现行的外压实验平台未充分考虑不同尺寸、类型薄壳的固定方式。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种卧式外压实验装置，可通过改变托板类型，实现不同类型薄壳外压实验，具有操作简单、提高了实验效率的特点。
4.本发明提出了一种卧式外压实验装置，包括筒体、鞍座、注水口、放水口、加载口、法兰、平盖、实验试样、压力表口及放空口，所述筒体固定于鞍座上，所述筒体的下方依次设有注水口、放水口及加载口，且其上方设有压力表口和放空口，所述筒体的一端开设有孔，该孔的外侧焊接有法兰，所述法兰上设有平盖，其特征在于所述筒体内设有用于固定实验试样的夹具机构，所述实验试样通过夹具机构夹持在筒体内，所述夹具机构固定于平盖上，所述平盖与法兰通过双头螺栓连接。
5.进一步地，所述夹具机构为用于夹持圆柱壳的第一夹具、第二夹具或用于夹持封头型试样第三夹具。
6.进一步地，所述第一夹具包括一组第一托板、一组第一试样加强环及一组第一螺杆，所述筒体内两端分别设有第一托板，其中靠近平盖一端的第一托板与平盖通过螺栓固定，两个第一托板之间设有第一螺杆，所述第一托板上开设有若干个第一凹槽，所述第一凹槽内设有密封圈，所述实验试样焊接于第一试样加强环上，所述第一试样加强环设置于两端第一托板的第一凹槽内，与其对应的密封圈相抵。
7.进一步地，所述第一托板的上部和下部分别开设有第一螺杆孔，所述第一螺杆穿过第一螺杆孔配合螺母将第一托板固定在平盖上。
8.进一步地，所述第二夹具包括一组第二托板、一组第二试样加强环及一组第二螺杆，所述筒体内两端分别设有第二托板，所述第二托板为阶梯状结构，阶梯状结构方便调节实验试样高度，其中靠近平盖一端的第二托板与平盖通过螺栓固定，两个第二托板之间设有第二螺杆，所述第二托板上开设有若干个第二凹槽，所述第二凹槽内设有密封圈，所述实验试样焊接于第二试样加强环上，所述第二试样加强环设置于两端第二托板的第二凹槽内，与其对应的密封圈相抵。
9.进一步地，所述第三夹具包括第三托板和第三螺杆，所述筒体内靠近平盖的一端设有第三托板，所述第三托板的上下分别设有第三螺杆，所述第三托板与平盖通过螺栓连接，所述实验试样焊接在第三托板上。
10.进一步地，包括应变片和电脑，所述应变片粘贴于实验试样的内侧，所述应变片与电脑电性连接。
11.进一步地，所述平盖上开设有为方便观察试样变化的观察口。
12.进一步地，包括摄像机，所述摄像机设置于观察口，其与电脑电性连接。
13.进一步地，包括人孔，所述筒体的另一端焊接有封头，所述封头上开设有人孔，所述人孔上设有法兰盖。
14.与现有技术相比较，本发明的有益效果：1）采用本发明的技术方案，通过本发明的装置能够研究均布外压对试样临界失稳压力的影响，本发明的卧式外压实验装置具有可重复使用和适用于各类压力容器进行外压实验的特点，其实验试样通过对应夹具与实验装置进行连接；2）本发明装置内设置的夹具机构中，通过改变托板的类型，可以夹持不同类型的实验试样，从而实现不同类型薄壳外压实验；3）本发明装置采用液体进行加压，保证了实验的安全性；4）本发明装置结构设计合理，安全性高及极大的提高了实验效率。
附图说明
15.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明整体结构的左视结构示意图；图3为本发明中第一夹具的结构示意图；图4为本发明中第二夹具的结构示意图；图5为本发明中第三夹具的结构示意图。
16.图中：1
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筒体；1001
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观察口；2
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人孔；3
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夹具机构；4
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鞍座；5
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注水口；6
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放水口；7
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加载口；8
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法兰；9
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双头螺栓；10
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平盖；11
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实验试样；12
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螺栓；13
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压力表口；14
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放空口；15
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第一托板；1501
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第一凹槽；16
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第一试样加强环；17
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第一螺杆；18
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第二托板；1801
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第二凹槽；19
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第二试样加强环；20
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第二螺杆；21
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第三托板；23
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第三螺杆；24
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封头；25
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法兰盖。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明所保护的范围不限于所述范围。
18.如图1
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5所示，一种卧式外压实验装置，包括筒体1、鞍座4、注水口5、放水口6、加载口7、法兰8、平盖10、实验试样11、压力表口13及放空口14，筒体1的下方依次设有注水口5、放水口6及加载口7，分别用于实验过程中注水、放水及加压，筒体1上方设有压力表口13和放空口14，实验过程中，气体通过放空口14排出，压力表口13与压力表相连能记录压力变化。
19.本发明的一种卧式外压实验装置，筒体1的一端开设有孔，该孔的外侧焊接有法兰8，法兰8上设有平盖10，平盖10上开设有为方便观察试样变化的观察口1001，筒体1的另一
端焊接有封头24，封头24上开设有人孔2，人孔2焊在筒体1上，起到检修实验平台的作用，人孔2上设有法兰盖25，法兰盖25与人孔2活动连接，方便打开与闭合。
20.本发明的一种卧式外压实验装置，筒体1内设有用于固定实验试样11的夹具机构3，实验试样11通过夹具机构3夹持在筒体1内，夹具机构3固定于平盖10上，平盖10与法兰8通过双头螺栓9连接。
21.夹具机构3为用于夹持圆柱壳的第一夹具、灵活调节实验试样高度的第二夹具或用于夹持封头型试样第三夹具。
22.第一夹具包括一组第一托板15、一组第一试样加强环16及一组第一螺杆17，筒体1内两端分别设有第一托板15，其中靠近平盖10一端的第一托板15与平盖10通过螺栓12固定，两个第一托板15之间设有第一螺杆17，第一托板15上开设有若干个第一凹槽1501，第一凹槽1501内设有密封圈，实验试样11焊接于第一试样加强环16上，通过将实验试样11焊在第一试样加强环16上可以避免试样直接和第一托板15接触，并伸入第一托板15内，保证试样长度方向所有位置都受到外压，减少了不必要的实验误差，第一试样加强环16设置于两端第一托板15的第一凹槽1501内，与其对应的密封圈相抵。
23.进一步地，第一托板15的上部和下部分别开设有第一螺杆孔，第一螺杆17穿过第一螺杆孔配合螺母与第一托板15固定在平盖上。
24.第二夹具包括一组第二托板18、一组第二试样加强环19及一组第二螺杆20，筒体1内两端分别设有第二托板18，第二托板18为阶梯状结构，阶梯状结构方便调节实验试样11高度，其中靠近平盖10一端的第二托板18与平盖10通过螺栓12固定，两个第二托板18之间设有第二螺杆20，第二托板18上开设有若干个第二凹槽1801，第二凹槽1801内设有密封圈，实验试样11焊接于第二试样加强环19上，通过将实验试样11焊在第二试样加强环19上可以避免试样直接和第二托板18接触，并伸入第二托板18内，保证试样长度方向所有位置都受到外压，减少了不必要的实验误差，第二试样加强环19设置于两端第二托板18的第二凹槽1801内，与其对应的密封圈相抵。
25.进一步地，第二托板18的上部和下部分别开设有第二螺杆孔，第二螺杆20穿过第二螺杆孔配合螺母与第二托板18固定在平盖上。
26.第三夹具包括第三托板21和第三螺杆23，筒体1内靠近平盖10的一端设有第三托板21，第三托板21的上下分别设有第三螺杆23，第三托板21与平盖10通过螺栓12连接，实验试样11焊接在第三托板21上，其中第三托板21的上部和下部分别开设有第三螺杆孔，第三螺杆23穿过第三螺杆孔配合螺母与第三托板21固定在平盖上。
27.本发明的卧式外压实验装置具有可重复使用和适用于各类压力容器进行外压实验的特点。其实验试样通过对应夹具与实验装置进行连接，为安全性考虑本实验平台采用液体进行加压。
28.本发明的一种卧式外压实验装置，包括应变片和电脑，应变片粘贴于实验试样11的内侧，所述应变片与电脑电性连接。
29.本发明的一种卧式外压实验装置，包括摄像机，摄像机设置于观察口1001，其与电脑电性连接。
30.本发明的另一个目的提出了一种卧式外压实验装置的使用方法，包括如下步骤：1）首先将待测实验试样11内侧贴上应变片后，通过夹具机构3夹持于筒体1内，并
通过平盖10处观察口将贴在实验试样11上的应变片与计算机相连，记录实验过程中实验试样的应力应变；为方便观察实验试样11的变化，在平盖10观察口处还设有摄像机，将摄像机同样与电脑进行连接；2）然后在筒体1压力表口13上安装好压力表，注水口5、加载口7分别与水泵、加压泵连接，在实验开始前，将各仪器仪表进行调试；3）接着开始进行实验，首先通过注水口5将容器内注满水，然后通过加载口7进行持续加压，此时能通过平盖10处的观察口，观察到实验试样11上开始出现凹陷，随着压力的增大，凹陷逐渐变大，当观察到凹陷发生突变，并听到一声巨响后，记录下压力表上压力数据，该压力即为实验试样11失稳时的临界失稳压力；4）至此，外压实验结束，保存好计算机内应力应变等数据，然后通过放空口14进行泄压，之后由放水口6排出装置内液体，最后将实验试样11拆卸，将夹具等保留，留待下次使用。
31.其中1）步骤中的夹持机构分为三种，分别为用于夹持圆柱壳的第一夹具，灵活调节实验试样高度的第二夹具或用于夹持封头型试样第三夹具。