過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、目 錄1、過(guò)程設(shè)備測(cè)試技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)實(shí) 驗(yàn) 一 簡(jiǎn)諧振動(dòng)幅值測(cè)量1實(shí) 驗(yàn) 二 振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的測(cè)試52、過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù)課程實(shí)驗(yàn)實(shí) 驗(yàn) 三 極化曲線和極化圖的測(cè)定（恒電流法）93、過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)實(shí) 驗(yàn) 四 內(nèi)壓薄壁容器應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)16實(shí) 驗(yàn) 五 外壓薄壁圓筒形容器失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)22實(shí) 驗(yàn) 六 厚壁圓筒爆破及測(cè)試實(shí)驗(yàn)274、過(guò)程裝備制造與檢測(cè)課程實(shí)驗(yàn)實(shí) 驗(yàn) 七 射線檢測(cè)33實(shí) 驗(yàn) 八 超聲波檢測(cè)43實(shí) 驗(yàn) 九 磁粉檢測(cè)52實(shí) 驗(yàn) 十 滲透檢測(cè)565、過(guò)程流體機(jī)械課程實(shí)驗(yàn)實(shí) 驗(yàn) 十一 柔性轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的測(cè)量57實(shí) 驗(yàn) 十二 離心泵特性曲線測(cè)定試驗(yàn)63實(shí) 驗(yàn) 十三 壓縮機(jī)指示功率和排氣量的測(cè)定67

2、實(shí)驗(yàn)一 簡(jiǎn)諧振動(dòng)幅值測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解振動(dòng)位移、速度、加速度之間的關(guān)系；2、 學(xué)會(huì)用壓電傳感器測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移、速度、加速度幅值。二、 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖1、簡(jiǎn)支梁 2、加速度傳感器 3、接觸式激振器三、實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介（1）、ZJY601型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀ZJY601型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀前面板1、4、功能選擇開(kāi)關(guān) 2、5、9、顯示器3、6、輸出增益選擇開(kāi)關(guān) 7、掃頻自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)8、掃頻時(shí)間調(diào)節(jié)電位器 10、功率輸出恒壓/恒流選擇開(kāi)關(guān)11、輸出信號(hào)幅值調(diào)節(jié)電位器 12、17、測(cè)量/靈敏度調(diào)節(jié)選擇開(kāi)關(guān)13、18、靈敏度調(diào)節(jié)電位器 14、19、加速度傳感器輸入插座15、20、速度傳感器輸入插座 1

3、6、21、電渦流傳感器輸入插座22、輸出頻率微調(diào)電位器 23、輸出頻率調(diào)節(jié)電位器24、輸出波形監(jiān)視調(diào)節(jié)電位器 25、功率輸出A輸出插座ZJY601型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀后面板1、信號(hào)波形監(jiān)視插座 2、功率輸出B輸出插座 3、外部信號(hào)輸入插座4、內(nèi)部 / 外部信號(hào)源選擇開(kāi)關(guān) 5、功率波形監(jiān)視插座 6、功率輸出A/功率輸出B選擇開(kāi)關(guān)7、交流電源開(kāi)關(guān) 8、220V交流電源輸入插座 9、通道2前置器24V電源10、通道2電壓輸出插座 11、通道1電壓輸出插座 12、通道1前置器24V電源13、通道2電渦流傳感器輸入插座 14、通道1電渦流傳感器輸入插座（2）、INV306DF5120信號(hào)采集處理分析儀信號(hào)采

4、集處理分析儀面板1、電源指示燈 2、信號(hào)輸入插座 3、電源開(kāi)關(guān)4、打印機(jī)接口 5、計(jì)算機(jī)接口（信號(hào)輸出） 6、接地7、直流12V電源接口 8、交直流電源選擇開(kāi)關(guān) 9、交流220V電源接口注意：分析儀采用交流220V電源供電，所以在打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)3之前，務(wù)必先確認(rèn)交直流電源選擇開(kāi)關(guān)8已撥至“交流”，否則打開(kāi)電源后將燒毀分析儀。確認(rèn)開(kāi)關(guān)8撥至“交流”后打開(kāi)電源3，此后切勿撥動(dòng)開(kāi)關(guān)8，否則也會(huì)燒毀分析儀。四、實(shí)驗(yàn)原理由簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程：簡(jiǎn)諧振動(dòng)信號(hào)基本參數(shù)包括：頻率、幅值和初相位，幅值的測(cè)定主要有三個(gè)物理量，位移、速度、加速度，可采用相應(yīng)的傳感器來(lái)測(cè)量，也可通過(guò)積分和微分來(lái)測(cè)量，它們之間的關(guān)系如下：根據(jù)簡(jiǎn)

5、諧振動(dòng)方程，設(shè)振動(dòng)位移、速度、加速度分別為x、v、a，其幅值分別為x0、v0、a0:式中：振動(dòng)角頻率 初相位所以可以看出位移、速度和加速度幅值大小的關(guān)系是：， 公式（1）振動(dòng)信號(hào)的幅值可根據(jù)位移、速度、加速度的關(guān)系，用位移傳感器或速度傳感器、加速度傳感器進(jìn)行測(cè)量，還可以采用具有微積分功能的放大器進(jìn)行測(cè)量。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，傳感器通過(guò)換能器把加速度、速度、位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集處理分析儀進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，采集到的數(shù)字信號(hào)為電壓變化量，通過(guò)軟件在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)，這時(shí)讀取的數(shù)值為電壓值，通過(guò)標(biāo)定值進(jìn)行換算，就可以算出振動(dòng)量的大小。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、將接觸式激振器固定

6、在支架基座上，并保證激振器頂桿對(duì)簡(jiǎn)支梁有一定的預(yù)壓力（不要超過(guò)頂桿上的紅線標(biāo)志），將激振器接口連接在振教儀背面功率輸出B輸出插座。把加速度傳感器放置在簡(jiǎn)支梁的中部，輸出信號(hào)接到振教儀前面板（編號(hào)14）通道1加速度傳感器輸入接口，將（編號(hào)1）功能選擇開(kāi)關(guān)撥至“加速度計(jì)”的“a加速度”檔。2、打開(kāi)振教儀電源開(kāi)關(guān)（編號(hào)7），再打開(kāi)信號(hào)采集處理分析儀前面板上電源開(kāi)關(guān)（編號(hào)3）預(yù)熱20分鐘。3、然后將振教儀測(cè)量/靈敏度調(diào)節(jié)選擇開(kāi)關(guān)（編號(hào)12）撥到靈敏度適調(diào)，用螺絲刀轉(zhuǎn)動(dòng)靈敏度調(diào)節(jié)電位器（編號(hào)13）輸入傳感器靈敏度值。例如加速度傳感器的靈敏度為4.86 PC/ms-2 ，那么就轉(zhuǎn)動(dòng)靈敏度調(diào)節(jié)電位器把顯示器

7、（編號(hào)2）中的數(shù)字調(diào)節(jié)為48.6。調(diào)節(jié)完畢后把選擇開(kāi)關(guān)撥回到“測(cè)量”。4、打開(kāi)電腦點(diǎn)擊桌面上 Coinv Dasp 2005 工程版軟件快捷圖標(biāo)進(jìn)入軟件主界面，點(diǎn)擊工具欄上“示波采樣”按鈕打開(kāi)“信號(hào)示波和采樣窗口”。在信號(hào)示波和采樣窗口左側(cè)選中“波形”和“工程單位”選項(xiàng)。5、點(diǎn)擊窗口上部“設(shè)置”按鈕打開(kāi)DASP采樣參數(shù)設(shè)置窗口。輸入標(biāo)定值，設(shè)定工程單位，采樣頻率，程控倍數(shù)。6、將振教儀背面板上的功率輸出A/功率輸出B選擇開(kāi)關(guān)（編號(hào)6）撥至B，然后調(diào)節(jié)前面板上輸出頻率調(diào)節(jié)電位器（編號(hào)22、23）調(diào)節(jié)激振器的頻率為40Hz左右（觀察顯示器9）使梁產(chǎn)生共振。7、點(diǎn)擊窗口上部“示波”按鈕顯示振動(dòng)波形，

8、調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置取得適合波形。8、在“自定義顯示內(nèi)容”里選擇顯示“最大值”。9、在波形顯示窗口上部讀取最大值。10、改變檔位至、檔進(jìn)行測(cè)試記錄。11、更換速度和電渦流傳感器分別測(cè)量、。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告需寫(xiě)出以下內(nèi)容：1、 實(shí)驗(yàn)日期、指導(dǎo)教師、同組實(shí)驗(yàn)人員；2、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖；4、 主要儀器名稱(chēng)及型號(hào)；5、 實(shí)驗(yàn)步驟；6、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。 實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)中，測(cè)得的加速度值為峰值，速度值為有效值，位移值為峰峰值。所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要按照公式2處理后填入實(shí)驗(yàn)表格。峰值有效值峰峰值2 公式2振動(dòng)角頻率計(jì)算公式：。7、 由渦流傳感器測(cè)得的位移值，根據(jù)指導(dǎo)書(shū)中的公式1計(jì)算速度及加速度值。8、

9、 由加速度傳感器測(cè)得的加速度值，根據(jù)公式1驗(yàn)算所測(cè)速度及位移值。9、 由速度傳感器測(cè)得的速度值，根據(jù)公式1驗(yàn)算所測(cè)加速度及位移值。10、 寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。11、 問(wèn)題與討論（1）、以加速度傳感器為例說(shuō)明振動(dòng)信號(hào)是如何轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的？（2）、加速度傳感器和速度傳感器測(cè)得的共振頻率有何不同？為什么？實(shí)驗(yàn)二 振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的測(cè)試一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的測(cè)試方法；2、 學(xué)習(xí)共振動(dòng)法測(cè)試振動(dòng)固有頻率的原理與方法二、 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖圖1 1、簡(jiǎn)支梁 2、加速度傳感器 3、接觸式激振器三、實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介請(qǐng)參照實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)諧振動(dòng)幅值測(cè)量?jī)?nèi)介紹。四、實(shí)驗(yàn)原理1、幅值判別法在激振功率輸出不變的情況下，由低

10、到高調(diào)節(jié)激振器的激振頻率，通過(guò)示波器可以觀察到在某一頻率下，任一振動(dòng)量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，這就是機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的某階固有頻率。這種方法簡(jiǎn)單易行，但在阻尼較大的情況下，不同的測(cè)量方法得出的共振頻率稍有差別，不同類(lèi)型的振動(dòng)量對(duì)振幅變化敏感程度不一樣，這樣對(duì)于一種類(lèi)型的傳感器在某階頻率時(shí)不夠敏感。2、相位判別法相位判別法時(shí)根據(jù)共振時(shí)特殊的相位值以及共振前后相位變化規(guī)律所提出來(lái)的一種共振判別法。在簡(jiǎn)諧力激振的情況下，用相位法來(lái)判定共振是一種較為敏感的方法，而且共振時(shí)的頻率就是系統(tǒng)的無(wú)阻尼固有頻率，可以排除阻尼因素的影響。激振信號(hào)為： 位移信號(hào)為：速度信號(hào)為： 加速度信號(hào)為：1）位移判別共

11、振將激振信號(hào)輸入到采集儀的第一通道（即X軸），位移傳感器輸出信號(hào)或通過(guò)振教儀積分檔輸出量為位移的信號(hào)輸入到第二通道（即Y軸），此時(shí)兩通道的信號(hào)分別為：激振信號(hào)為：位移信號(hào)為：共振時(shí)，X軸信號(hào)和Y軸信號(hào)的相位差為，根據(jù)莉薩如圖原理可知，屏幕上的圖形將是一個(gè)正橢圓。當(dāng)略大于或略小于時(shí)，圖像都將由正橢圓變?yōu)樾睓E圓，其變化過(guò)程如圖2所示。因此圖像由斜橢圓變?yōu)檎龣E圓的頻率就是振動(dòng)體的固有頻率。 圖2 用位移判別共振的莉薩如圖形2）速度判別共振將激振信號(hào)輸入到采集儀的第一通道，速度傳感器輸出信號(hào)或通過(guò)振教儀積分檔輸出量為速度的信號(hào)輸入到第二通道（即Y軸），此時(shí)兩通道的信號(hào)分別為：激振信號(hào)為：速度信號(hào)為：共

12、振時(shí)，X軸信號(hào)和Y軸信號(hào)的相位差為，根據(jù)莉薩如圖原理可知，屏幕上的圖形將是一條直線。當(dāng)略大于或略小于時(shí)，圖像都將由直線變?yōu)闄E圓，其變化過(guò)程如圖3所示。因此圖像由斜橢圓變?yōu)橹本€的頻率就是振動(dòng)體的固有頻率。 圖3 用速度判別共振的莉薩如圖形3）加速度判別共振將激振信號(hào)輸入到采集儀的第一通道，加速度傳感器輸出信號(hào)輸入到第二通道（即Y軸），此時(shí)兩通道的信號(hào)分別為：激振信號(hào)為：加速度信號(hào)為：共振時(shí)，X軸信號(hào)和Y軸信號(hào)的相位差為，根據(jù)莉薩如圖原理可知，屏幕上的圖形將是一個(gè)正橢圓。當(dāng)略大于或略小于時(shí)，圖像都將由正橢圓變?yōu)樾睓E圓，其變化過(guò)程如圖4所示。因此圖像由斜橢圓變?yōu)檎龣E圓的頻率就是振動(dòng)體的固有頻率。 圖

13、4 用加速度判別共振的莉薩如圖形五、試驗(yàn)步驟（一）幅值判別法1、將接觸式激振器固定在支架基座上，并保證激振器頂桿對(duì)簡(jiǎn)支梁有一定的預(yù)壓力（不要超過(guò)頂桿上的紅線標(biāo)志），將激振器接口連接在振教儀背面功率輸出B輸出插座。把加速度傳感器放置在簡(jiǎn)支梁上，輸出信號(hào)接到振教儀前面板（編號(hào)14）通道1加速度傳感器輸入接口，將（編號(hào)1）功能選擇開(kāi)關(guān)撥至“加速度計(jì)”的“a加速度”處。2、打開(kāi)振教儀電源開(kāi)關(guān)（編號(hào)7），再打開(kāi)信號(hào)采集處理分析儀前面板上電源開(kāi)關(guān)（編號(hào)3）預(yù)熱20分鐘。3、然后將振教儀測(cè)量/靈敏度調(diào)節(jié)選擇開(kāi)關(guān)（編號(hào)12）撥到靈敏度適調(diào)，用螺絲刀轉(zhuǎn)動(dòng)靈敏度調(diào)節(jié)電位器（編號(hào)13）輸入傳感器靈敏度值。例如加速度

14、傳感器的靈敏度為4.86 PC/ms-2 ，那么就轉(zhuǎn)動(dòng)靈敏度調(diào)節(jié)電位器把顯示器（編號(hào)2）中的數(shù)字調(diào)節(jié)為48.6。調(diào)節(jié)完畢后把選擇開(kāi)關(guān)撥回到“測(cè)量”。4、打開(kāi)電腦點(diǎn)擊桌面上 Coinv Dasp 2005 工程版軟件快捷圖標(biāo)進(jìn)入軟件主界面，點(diǎn)擊工具欄上“示波采樣”按鈕打開(kāi)“信號(hào)示波和采樣窗口”。在信號(hào)示波和采樣窗口左側(cè)選中“波形”和“工程單位”選項(xiàng)。5、點(diǎn)擊窗口上部“設(shè)置”按鈕打開(kāi)DASP采樣參數(shù)設(shè)置窗口設(shè)置參數(shù)。6、點(diǎn)擊窗口上部“示波”按鈕顯示振動(dòng)波形。7、將振教儀背面板上的功率輸出A/功率輸出B選擇開(kāi)關(guān)（編號(hào)6）撥至B，然后調(diào)節(jié)前面板上輸出頻率調(diào)節(jié)電位器（編號(hào)22、23）調(diào)節(jié)激振器的頻率，由

15、零開(kāi)始逐漸升高，觀察示波器中波形變化（此時(shí)可以調(diào)節(jié)振教儀上“輸出增益”旋鈕或在“設(shè)置”中改變程控倍數(shù)以獲得適合波形，但注意不要過(guò)載），記錄振幅最大時(shí)的振動(dòng)頻率。繼續(xù)升高頻率可得到高階振頻。（二）相位判別法1、將激勵(lì)信號(hào)源輸出端“信號(hào)波形監(jiān)視”接入采集儀第一通道（X軸），加速度傳感器輸出信號(hào)經(jīng)振教儀后接入采集儀第二通道（Y軸）。加速度傳感器放在距離梁端1/3處。2、用DASP2005軟件“雙通道”中的莉薩如圖示波，調(diào)節(jié)激振器的頻率，觀察圖像的變化情況，分別用振教儀“加速度計(jì)”的a、v、d檔進(jìn)行測(cè)量，觀察圖像，根據(jù)共振時(shí)各物理量的判別法原理，來(lái)確定共振頻率。3、可通過(guò)振教儀“輸出增益”旋鈕調(diào)節(jié)傳感

16、器測(cè)試通道信號(hào)的大小，調(diào)節(jié)“波形監(jiān)視調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出信號(hào)的幅值大小。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告需寫(xiě)出以下內(nèi)容：1、 實(shí)驗(yàn)日期、指導(dǎo)教師、同組實(shí)驗(yàn)人員；2、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖；4、 主要儀器型號(hào)及名稱(chēng)；5、 實(shí)驗(yàn)步驟；6、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表；實(shí)驗(yàn)三 極化曲線和極化圖的測(cè)定（恒電流法）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步掌握極化曲線和極化圖的恒電流法測(cè)試技術(shù)；2、 加深對(duì)極化曲線、極化圖以及析氫、好氧腐蝕機(jī)理的理解。二、 實(shí)驗(yàn)原理：圖1 金屬極化曲線ab活性溶解區(qū)； b臨界鈍化點(diǎn)；bc過(guò)渡鈍化區(qū)；cd穩(wěn)定鈍化區(qū)de超(過(guò))鈍化區(qū)1、極化曲線和極化圖是研究金屬電化學(xué)腐蝕的重要手段，被廣

17、泛地用來(lái)研究腐蝕機(jī)理、測(cè)定腐蝕速度、判斷添加劑的作用機(jī)理、評(píng)選緩蝕劑以及研究金屬的鈍態(tài)和鈍態(tài)破壞等等。此外，極化曲線的測(cè)定在電化學(xué)基礎(chǔ)研究、化學(xué)電源、電鍍、電冶金、電分析等方面也有很重要的意義。測(cè)量腐蝕體系的極化曲線，就是測(cè)量在外加電流作用下，金屬在腐蝕介質(zhì)中的電極電位與外加電流密度之間的函數(shù)關(guān)系。在研究可逆電池的電動(dòng)勢(shì)和電池反應(yīng)時(shí)電極上幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，每個(gè)電極或電池反應(yīng)都是在無(wú)限接近于平衡下進(jìn)行的，因此電極反應(yīng)是可逆的。當(dāng)有電流通過(guò)電池時(shí)，則電極的平衡狀態(tài)被破壞，此時(shí)電極反應(yīng)處于不可逆狀態(tài)，隨著電極上電流密度的增加，電極反應(yīng)的不可逆程度也隨之增大。在有電流通過(guò)電極時(shí)，由于電極反應(yīng)的不可逆而

18、使電極電位偏離平衡值的現(xiàn)象稱(chēng)作電極的極化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)來(lái)描述電流密度與電極電位之間關(guān)系的曲線稱(chēng)作極化曲線如圖1所示。金屬的陽(yáng)極過(guò)程是指金屬作為陽(yáng)極時(shí)，在一定的外電勢(shì)下發(fā)生的陽(yáng)極溶解過(guò)程，如下式所示：MMn+ne 此過(guò)程只有在電極電位大于其熱力學(xué)電位時(shí)才能發(fā)生。陽(yáng)極的溶解速度隨電位變正而逐漸增大。這是正常的陽(yáng)極溶出，但當(dāng)陽(yáng)極電位正到某一數(shù)值時(shí)，其溶解速度達(dá)到一最大值。此后陽(yáng)極溶解速度隨著電位變正，反而大幅度的降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為金屬的鈍化現(xiàn)象。曲線表明，電位從a點(diǎn)開(kāi)始上升(即電位向正方向移動(dòng))，電流密度也隨之增加，電位超過(guò)b點(diǎn)以后，電流密度迅速減至很小，這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫔仙闪艘粚与娮韪摺?/p>

19、耐腐蝕的鈍化膜。到達(dá)c點(diǎn)以后，電位再繼續(xù)上升，電流仍保持在一個(gè)基本不變的很小的數(shù)值上，電位升到d點(diǎn)時(shí)，電流又隨電位的上升而增大。2、極化曲線的測(cè)量測(cè)定極化曲線可以采用恒電位或恒電流兩種不同的方法。恒電位法與恒電流法。恒電位法:將研究電極上的電位維持在某一數(shù)值上，然后測(cè)量對(duì)應(yīng)于該電位下的電流。由于電極表面狀態(tài)在未建立穩(wěn)定狀態(tài)之前，電流會(huì)隨時(shí)間而改變，故一般測(cè)出來(lái)的曲線為“暫態(tài)”極化曲線。恒電流法:將研究電極的電流恒定在某定值下，測(cè)量其對(duì)應(yīng)的電極電位，得到的極化曲線。恒電流法所得到的陽(yáng)極極化曲線只能近似地估計(jì)被測(cè)電極的臨界鈍化電位和高鐵()及氧的析出電位，不能完全描繪出碳鋼的溶解和鈍化的實(shí)際過(guò)程。

20、本實(shí)驗(yàn)是用恒電流法測(cè)量碳鋼和鉑電極分別在鹽酸和NaCl溶液中的陰、陽(yáng)極極化曲線。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求：1、 分別測(cè)出Fe 1mol/LHCL Pt電池中，F(xiàn)e與Pt的電極電位隨電流強(qiáng)度（或電流密度）變化的關(guān)系，繪出極化圖；2、 測(cè)出Fe 3%NaCl Pt電池中Fe與Pt的電極電位與電流的關(guān)系，繪出極化圖；3、 繪制鉑電極在上述兩種溶液內(nèi)的陰極極化曲線，進(jìn)行分析比較；4、 詳細(xì)討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行分析討論。.四、 儀器簡(jiǎn)介：1、 UJ33D-3型數(shù)字電位差計(jì)。（見(jiàn)圖1）圖 1表1 電位差計(jì)表盤(pán)各部名稱(chēng)序號(hào)名稱(chēng)功能說(shuō)明1保護(hù)端鈕屏蔽層接線端，必要時(shí)接信號(hào)低端2電流量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

21、電流量程切換：02 mA：020 mA3電壓功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電壓測(cè)量、輸出、調(diào)零、校準(zhǔn)功能選擇4導(dǎo)電片信號(hào)采樣端聯(lián)接，必須旋緊。四端鈕輸出方式時(shí)松開(kāi)5信號(hào)端鈕（C+、P+、P-、COM）電壓輸出；（VX、COM）電壓測(cè)量；（I+、I-）電流測(cè)量、輸出。6LCD顯示器數(shù)字直讀顯示電流值7溫度直讀開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)向上撥則顯示電流值8LCD顯示器數(shù)字直讀顯示電流值9RS-232接頭指示針座通訊接口10發(fā)光指示管mV、選擇發(fā)光指示11電壓量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電壓量程切換：02V、0200mV、020mV12分度號(hào)選擇開(kāi)關(guān)選則熱電偶分度號(hào)：K、E、J、S、T、B、R、N13電壓細(xì)調(diào)旋鈕電壓輸出精細(xì)調(diào)節(jié)14電壓粗調(diào)旋鈕電壓輸

22、出粗調(diào)節(jié)15調(diào)零旋鈕20mV檔調(diào)零16電壓倍率開(kāi)關(guān)電壓量程倍率選擇：X 1、X 2.517電流細(xì)調(diào)旋鈕電流輸出精細(xì)調(diào)節(jié)18電流粗調(diào)旋鈕電流輸出粗調(diào)節(jié)19外接電源插座供外接6V直流穩(wěn)壓電源20外接電源插座供外接6V直流穩(wěn)壓電源21電流功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電流測(cè)量、輸出、24V電壓提升功能選擇本實(shí)驗(yàn)選擇“信號(hào)端鈕（序號(hào)5）”中的P-、COM、VX 端鈕進(jìn)行電壓測(cè)量，接線方式如圖（2）將“電壓量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（序號(hào)11）”旋至020mV文件，“電壓倍率開(kāi)關(guān)（序號(hào)16）”旋至“X 1”文件，“電壓功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（序號(hào)3）”旋至“調(diào)零”，調(diào)節(jié)“調(diào)零旋鈕（序號(hào)15）”使數(shù)字顯示為零。在進(jìn)行電壓測(cè)量時(shí)需將“電壓功能轉(zhuǎn)換開(kāi)

23、關(guān)（序號(hào)3）”旋至“測(cè)量”圖 22、 YJ110型毫安直讀校驗(yàn)儀該校驗(yàn)儀具有三種功能：作為信號(hào)源，最大可提供范圍為022mA 的電流信號(hào)；作為雙線仿真器時(shí)可調(diào)制外接電源為020mA，可用在1050V直流電壓的任何回路中；作為測(cè)量?jī)x時(shí)，可測(cè)量最大為22mA的電流值，本實(shí)驗(yàn)使用該儀器的測(cè)量?jī)x型態(tài)。測(cè)量前，要正確連接校驗(yàn)儀的正負(fù)極，如接錯(cuò)測(cè)量時(shí)讀數(shù)將停留在0.00mA上，此時(shí)調(diào)轉(zhuǎn)接線即可。正確接線后，將功能開(kāi)關(guān)撥至“READ”處，量程開(kāi)關(guān)置于“0 TO 20mA”，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“DIAL”旋鈕至最大位置，將電源開(kāi)關(guān)撥至“ON”處，校驗(yàn)儀開(kāi)始工作。3、 ZX25a型變阻箱（見(jiàn)圖3）圖 31、接地 2、接

24、線柱 3、變阻旋鈕該變阻箱型號(hào)為ZX25a，最大阻值為11111.11歐姆。在實(shí)驗(yàn)前，將阻值設(shè)定為最大。4、 SY1501型直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源（見(jiàn)圖4）圖 41、輸出電壓表 2、電壓表校零 3、輸出電流表 4、電流表校零 5、工作狀態(tài)指示6、電壓主調(diào) 7、電壓微調(diào) 8、電流主調(diào) 9、電源開(kāi)關(guān) 10、輸出負(fù)極11、接地片 12、輸出接地極 13、輸出正極本電源即可作為穩(wěn)壓電源使用，也可做為穩(wěn)流電源使用。按照本實(shí)驗(yàn)要求，電源需設(shè)定為穩(wěn)壓狀態(tài)。五、 實(shí)驗(yàn)裝置（見(jiàn)圖5）：圖5 恒電流法測(cè)定極化曲線裝置圖1、電極Fe 2、電極Pt 3、1mol/LHCL或3%NaCl溶液 4、飽和KCl溶液 5、飽和甘汞

25、電極6、鹽橋 7、開(kāi)關(guān)K1 8、電池 9、變阻箱R1 10、開(kāi)關(guān)K2 11、毫安表 12、電位差計(jì)六、 注意事項(xiàng)：1、 本實(shí)驗(yàn)采用飽和甘汞電極作參比電極E甘=244mV(S.H.E.)；2、 飽和甘汞電極使用前要撥出橡膠塞，彈出頭部氣泡，并數(shù)值浸入溶液中；3、 鐵電極的浸入深度約10mm；4、 實(shí)驗(yàn)采用直流電源，注意分清電源正負(fù)極和直流毫安表的正負(fù)極后方可進(jìn)行接線；5、 在測(cè)量完初始電極電位（步驟1）之后，K1要始終保持閉合狀態(tài)；6、 改變不同電流值測(cè)定電極電位時(shí)，必須待電極電位穩(wěn)定以后才讀數(shù)；7、 實(shí)驗(yàn)后溶液倒入廢液桶中，切勿倒回試劑瓶。七、 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：1、 了解實(shí)驗(yàn)裝置的原理，并按

26、裝置示意圖接好線路；2、 了解數(shù)字電位差計(jì)的工作原理和使用須知；3、 電極處理：用細(xì)砂紙打磨碳鋼電極表面，除去銹層并研磨光亮，用浸酒精的棉球除去油污，再用濾紙吸干后備用；4、 將鉑電極和處理好的碳鋼電極裝入極化池（盛有1mol/LHCL或3%NaCl溶液的燒杯）中，將電極的引出線接入線路；5、 實(shí)驗(yàn)裝置安裝連接完畢，經(jīng)教師檢查認(rèn)可后，方可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。八、 實(shí)驗(yàn)步驟：1、 打磨金屬電極表面至光亮。2、 清洗所有與實(shí)驗(yàn)溶液有接觸的實(shí)驗(yàn)用具。3、 按照實(shí)驗(yàn)裝置圖正確連線，并在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師確認(rèn)后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4、 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K1，將開(kāi)關(guān)K2合向a點(diǎn)或b點(diǎn)，分別測(cè)出在外加電源斷開(kāi)的情況下，碳鋼電極、鉑電極在

27、1mol/LHCL溶液中的初始電極電位（開(kāi)路電位）。測(cè)量完畢后斷開(kāi)K2.5、 在確定開(kāi)關(guān)K1、K2都是斷開(kāi)的情況下，首先調(diào)節(jié)變阻箱R1的阻值為最大值，合上開(kāi)關(guān)K1，減小R1的電阻值，將電流調(diào)至0.5mA，等待數(shù)分鐘（建議等待2分鐘以上）待反應(yīng)穩(wěn)定后，將開(kāi)關(guān)K2分別合向a點(diǎn)和b點(diǎn)，依次測(cè)出該極化電流下，碳鋼和鉑的電極電位；6、 按上述步驟逐步加大電流（注意：每次變更電流時(shí)必須斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K2，并等待數(shù)分鐘，待反應(yīng)穩(wěn)定后）（建議每次增加0.5mA），測(cè)出不同電流值下所對(duì)應(yīng)的碳鋼和鉑的電極電位。7、 上述測(cè)量完成后，取出電極，打磨至光亮，用清水酒精洗凈，濾紙吸干后備用。8、 按上述相同步驟測(cè)定在3%Na

28、Cl溶液中，碳鋼和鉑的電極極化曲線。9、 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，清洗實(shí)驗(yàn)用具，填寫(xiě)儀器設(shè)備使用情況記錄本，清理現(xiàn)場(chǎng)。九、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告需寫(xiě)出以下內(nèi)容：1、 實(shí)驗(yàn)日期、指導(dǎo)教師、同組實(shí)驗(yàn)人員；2、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖；4、 主要實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)及名稱(chēng)；5、 實(shí)驗(yàn)步驟；6、 數(shù)據(jù)記錄表；7、 繪制Pt、Fe電極在HCl溶液中的極化圖；8、 繪制Pt、Fe電極在NaCl溶液中的極化圖；9、 繪制Pt電極在兩種溶液的陰極極化曲線，繪制在同一張圖上。10、 問(wèn)題與討論（1） 實(shí)驗(yàn)中觀察到什么現(xiàn)象？試分析原因。（2） 通過(guò)比較鉑電極在兩種溶液中的陰極極化曲線，得出什么結(jié)論？實(shí)驗(yàn)四 內(nèi)壓薄壁容器應(yīng)力測(cè)定

29、實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解電阻應(yīng)變片測(cè)量壓力容器應(yīng)力的基本原理與測(cè)試技術(shù)；2、 測(cè)定內(nèi)壓薄壁容器筒體及各種封頭上的應(yīng)力大?。?、 比較實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論計(jì)算應(yīng)力，分析它們產(chǎn)生差異的原因。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1、 HJSO2型內(nèi)壓容器應(yīng)力測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖1，裝置測(cè)試壓力為015kgf / cm2 ；圖 1 應(yīng)力測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)1、電源信號(hào)燈 2、電機(jī)開(kāi)關(guān)按鈕 3、容器（5）進(jìn)出口節(jié)流閥 4、左壓力表5、球形、橢圓形容器 6、油泵壓力表 7、錐形與平蓋容器 8、右壓力表9、容器（7）進(jìn)出口節(jié)流閥 10溢流閥 11、電源控制箱 12、電機(jī)油泵油箱裝置主要參數(shù)如圖2、3， 圖 2 圖 3筒體及封頭使用材料： Q

30、235鋼封頭形式：錐形封頭、平蓋、半球封頭、標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭材料彈性模量： E2.06105Mpa 泊松比：0.3錐形封頭的錐頂角：26012、 YJ33型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀和YZ22型轉(zhuǎn)換箱YJ33型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀使用前開(kāi)機(jī)預(yù)熱30分鐘，對(duì)“靈敏系數(shù)”、“通道選擇”、“檢測(cè)通道”、“通訊方式”等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后進(jìn)行儀器的“標(biāo)定”。YZ22型轉(zhuǎn)換箱的面板見(jiàn)圖2?！靶蛱?hào)撥盤(pán)開(kāi)關(guān)（1）”可將序號(hào)在0099之間任意設(shè)定，每臺(tái)轉(zhuǎn)換箱都有兩個(gè)該開(kāi)關(guān)，無(wú)論使用單臺(tái)或是多臺(tái)轉(zhuǎn)換箱，序號(hào)都不得重復(fù)。本實(shí)驗(yàn)的應(yīng)變片采用半橋接線，所以將“全橋、半橋選擇開(kāi)關(guān)（2）”撥至半橋。應(yīng)變片與轉(zhuǎn)化箱連接方式見(jiàn)圖3。圖 2 YZ22

31、轉(zhuǎn)換箱面板1、序號(hào)撥盤(pán)開(kāi)關(guān) 2、全橋、半橋選擇開(kāi)關(guān) 3、測(cè)定點(diǎn)指示器 4、接線柱 5、接線柱 6、接地7、控制訊號(hào)連接插座 8、橋壓訊號(hào)輸出插座圖 3 半橋單片（公共補(bǔ)償）應(yīng)變儀與轉(zhuǎn)換箱的連接方式見(jiàn)圖4圖 4 應(yīng)變儀與轉(zhuǎn)換箱連接示意圖3、 其它實(shí)驗(yàn)用具應(yīng)變片、502快干膠、電烙鐵、活性錫絲、松香、萬(wàn)用表、螺絲刀、絕緣膠布、丙酮、脫脂棉、鑷子、玻璃紙、鋼尺、蠟燭、剪刀、紗布。三、 實(shí)驗(yàn)原理軸對(duì)稱(chēng)薄壁容器在內(nèi)壓作用下，器壁呈平面應(yīng)力狀態(tài)，在彈性變形范圍內(nèi)，其主應(yīng)力與主應(yīng)變分別為呈軸向和周向的兩向應(yīng)力狀態(tài)，且遵循廣義虎克定律。即： （1） （2）式中：、徑向應(yīng)變和周向應(yīng)變；、徑向應(yīng)力和周向應(yīng)力，單位

32、Mpa；E材料的彈性模量，E2.06105 Mpa；材料的泊松比，取0.3.圖 5 絲繞式電阻應(yīng)變片本實(shí)驗(yàn)采用的是兩個(gè)敏感柵成90的雙軸應(yīng)變花，其單個(gè)敏感柵的結(jié)構(gòu)如圖5所示，B為敏感柵寬度，L為敏感柵長(zhǎng)度。其工作原理是利用金屬絲的電阻隨其變形而變化的電阻應(yīng)變效應(yīng)而工作的。由物理學(xué)可知，電阻絲的電阻R和其長(zhǎng)度L，截面積F及電阻率有下列關(guān)系：當(dāng)電阻受到拉伸變形時(shí)，如圖6，長(zhǎng)度、截面積、電阻率分別改變了L、F、，因而電阻也改變了R，由數(shù)學(xué)分析可近似得到圖 6 電阻絲的拉伸變形其中，那么上式整理簡(jiǎn)化得：KS 為電阻絲的靈敏系數(shù)。因受粘結(jié)劑、基底、橫向布置的電阻絲的變形等的影響。將其綜合表達(dá)為：K為電阻

33、應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，一般由廠家給出，其范圍在1.73.6之間。因此只要在測(cè)點(diǎn)沿軸向與周向貼上應(yīng)變片，將溫度補(bǔ)償片貼在一塊與容器材料相同的鐵片上并放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上以消除溫度效應(yīng)影響，然后按圖3將應(yīng)變片與轉(zhuǎn)換箱連接，并按圖4將應(yīng)變儀與轉(zhuǎn)換箱正確連接，對(duì)容器進(jìn)行加、卸壓，在應(yīng)變儀或電腦上讀出各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值，代入公式（1）及公式（2）中即可求得該點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力值。圖 7本實(shí)驗(yàn)在測(cè)量應(yīng)變時(shí)采用的是半橋接線法，如圖7所示，溫度補(bǔ)償采用補(bǔ)償片補(bǔ)償?shù)姆绞?。電阻R3、R4在轉(zhuǎn)換箱內(nèi)部，也是阻值為120的標(biāo)準(zhǔn)電阻。在轉(zhuǎn)換箱外只使用了由工作片R1、補(bǔ)償片R2 組成的半個(gè)電橋，因而稱(chēng)半橋法。補(bǔ)償片R2是與工作片R1類(lèi)型、阻

34、值、靈敏系數(shù)完全相同的應(yīng)變片，它與工作片R1處于相同溫度下，且粘貼在與被測(cè)構(gòu)件相同材質(zhì)的一塊材料上。當(dāng)溫度變化時(shí)，工作片的阻值發(fā)生改變R，而補(bǔ)償片阻值同樣改變R，由于相鄰電橋相互抵消，那么工作片由溫度變化引起的應(yīng)變值將由補(bǔ)償片抵消，所以應(yīng)變儀所顯示的只是被測(cè)構(gòu)件因受力引起的應(yīng)變值。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原理，接通YJ33應(yīng)變儀電源，打開(kāi)應(yīng)變儀，預(yù)熱30分鐘。2、 貼片：1） 選10個(gè)測(cè)點(diǎn)，一般封頭各選4點(diǎn)，筒身2點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)盡量在同一縱向的通過(guò)筒體軸線的豎直截面上；2） 用砂輪機(jī)或銼刀清除表面油漆，氧化皮，污垢；3） 用砂紙?jiān)谂c應(yīng)變片長(zhǎng)度方向成45的方向交叉打磨測(cè)點(diǎn)直至表面無(wú)明顯缺陷，

35、打磨面積應(yīng)為應(yīng)變片的35倍；4） 用鋼尺及劃針，劃出十字現(xiàn)確定測(cè)點(diǎn)位置；5） 測(cè)量測(cè)點(diǎn)至筒身最高點(diǎn)得垂直距離；6） 用棉花蘸酒精或丙酮對(duì)測(cè)點(diǎn)表面進(jìn)行清潔，直至棉球無(wú)黑跡為止；7） 取出應(yīng)變片檢查是否完好，然后在應(yīng)變片粘貼面均勻涂上502膠水，一手捏住引線放到測(cè)點(diǎn)，并覆蓋上一層玻璃紙，另一手拇指或食指輕輕滾壓應(yīng)變片，切勿旋轉(zhuǎn)或錯(cuò)動(dòng)，不要用力過(guò)大，一面應(yīng)變片移位或是引線被拉斷，這樣擠出氣泡和多余的膠水；8） 按住直至應(yīng)變片粘緊，等待一段時(shí)間至膠水干燥固化，需要注意的是應(yīng)變片的粘貼方向應(yīng)該一致，便于布線，減少接線錯(cuò)誤；9） 在應(yīng)變片引線測(cè)粘貼接線端子，并將應(yīng)變片引線焊接在端子上；10） 檢查應(yīng)變片貼

36、合是否良好、位置是否正確、有無(wú)氣泡；11） 檢查應(yīng)變片有無(wú)斷路，用萬(wàn)用表檢查應(yīng)變片電阻值是否有變化，用兆歐表檢查應(yīng)變片絕緣是否良好。3、 接線：1） 導(dǎo)線編號(hào)。導(dǎo)線兩端應(yīng)貼上相同號(hào)碼的標(biāo)簽，避免連接時(shí)接錯(cuò)線；2） 將單號(hào)（或雙號(hào)）全部與軸向應(yīng)變片對(duì)應(yīng)焊接固定，將雙號(hào)（或單號(hào)）全部與周向應(yīng)變片對(duì)應(yīng)焊接固定，便于數(shù)據(jù)記錄；3） 用錫焊按圖3所示連接轉(zhuǎn)換箱與應(yīng)變片，待焊錫冷卻凝固后，輕輕扯動(dòng)導(dǎo)線檢查是否焊接牢固，如有虛焊或脫焊現(xiàn)象應(yīng)重新焊接；4） 檢查焊接順序是否正確，應(yīng)變片的引線是否在焊接后有脫落現(xiàn)象，如有脫落需按前述步驟重新貼片。4、 測(cè)試：經(jīng)教師檢查貼片及接線正確后，方可以進(jìn)行測(cè)量。1） 確定

37、應(yīng)變儀充分預(yù)熱后，設(shè)定參數(shù)及標(biāo)定值；2） 將轉(zhuǎn)換箱“全橋、半橋選擇開(kāi)關(guān)”撥至“半橋”。如僅用一臺(tái)轉(zhuǎn)換箱，則將“序號(hào)撥盤(pán)”設(shè)定為00、01；如同時(shí)使用多臺(tái)轉(zhuǎn)換箱，則按順序?qū)ⅰ靶蛱?hào)撥盤(pán)”設(shè)定為00、01、02、03依次類(lèi)推。注意：序號(hào)不可重復(fù)。3） 接通實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，打開(kāi)溢流閥5與出油閥1、4。如圖8。圖 8 液壓控制原理圖4） 啟動(dòng)油泵，調(diào)節(jié)溢流閥5將總管壓力升至1Mpa以上，打開(kāi)進(jìn)油閥2、3，調(diào)節(jié)出油閥1、4，將容器壓力升至0.8Mpa以上，保持一段時(shí)間，以排空管道及容器內(nèi)空氣；5） 調(diào)節(jié)溢流閥5，對(duì)容器及管路增、卸壓數(shù)次，壓力應(yīng)大于0.8Mpa；6） 打開(kāi)電腦，雙擊桌面上“YJ33接口軟件”快

38、捷圖標(biāo)打開(kāi)接口軟件，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)及通訊參數(shù)，選擇自動(dòng)保存，建立自己的文件夾；7） 將容器壓力降為零點(diǎn)擊接口軟件中“運(yùn)行”按鈕，在彈出窗口中點(diǎn)擊“通訊”按鈕進(jìn)入聯(lián)機(jī)通訊狀態(tài)；按動(dòng)應(yīng)變儀的方向鍵，選擇液晶屏中“聯(lián)機(jī)通訊”，按“確定”按鈕；8） 點(diǎn)擊軟件窗口中“調(diào)零”按鈕調(diào)零；9） 點(diǎn)擊“測(cè)量”按鈕，待顯示出數(shù)據(jù)后記錄，這些數(shù)據(jù)為初始值初；10） 將容器壓力升至0.2MPa，點(diǎn)擊軟件窗口“測(cè)量”按鈕，記錄所示數(shù)據(jù)加；11） 再將容器壓力降為零，點(diǎn)擊軟件窗口“測(cè)量”按鈕，記錄所示數(shù)據(jù)卸；12） 按照步驟9、10、11測(cè)量三次該壓力下的應(yīng)變值；13） 按照步驟9、10、11、12，測(cè)量并記錄容器壓力分別

39、為0.5 MPa，0.8 MPa時(shí)的應(yīng)變值初、加、卸；14） 將溢流閥5、出油閥1、4全開(kāi)卸壓，關(guān)閉油泵，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源；15） 點(diǎn)擊軟件窗口“結(jié)束”按鈕，退出聯(lián)機(jī)通訊，點(diǎn)擊“關(guān)閉”按鈕關(guān)閉運(yùn)行窗口，退出軟件，關(guān)閉電腦；16） 關(guān)閉應(yīng)變儀電源，清理現(xiàn)場(chǎng)。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、 實(shí)測(cè)應(yīng)力大小的求取見(jiàn)實(shí)驗(yàn)原理部分；2、 筒體和各封頭的理論應(yīng)力計(jì)算是根據(jù)中低壓容器的薄殼理論和平蓋理論，公式見(jiàn)教材；3、 誤差計(jì)算：應(yīng)力的絕對(duì)誤差 應(yīng)力的相對(duì)誤差 六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求701、 實(shí)驗(yàn)日期、指導(dǎo)教師、同組實(shí)驗(yàn)人員；2、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 主要實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)及名稱(chēng)；4、 布片圖；5、 實(shí)驗(yàn)步驟；6、 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記

40、錄（如報(bào)告表1）；7、 計(jì)算過(guò)程舉例；8、 計(jì)算結(jié)果列表（如報(bào)告表2）；9、 分析、討論與建議。實(shí)驗(yàn)五 外壓薄壁圓筒形容器失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模?. 觀察薄壁圓筒形容器在外壓作用下喪失穩(wěn)定性后的形態(tài)。2. 測(cè)定圓筒形容器失去穩(wěn)定性時(shí)的臨界壓力并與理論值相比較。二、試驗(yàn)原理：圓筒形容器在外壓作用下，常因剛度不足使容器失去原有形狀，即被壓扁或折曲成波形，這就是容器的失穩(wěn)現(xiàn)象，容器失去穩(wěn)定性時(shí)的外壓力，成為容器的臨界壓力，用 表示。圓筒形容器失去穩(wěn)定性后，其橫截面被折成波形，波數(shù)可能是1，2，3，4，等任意整數(shù),如圖一所示。圖一 圓筒形容器失去穩(wěn)定后的形狀容器承受臨界值的外壓力而失去穩(wěn)定性，決非是由

41、于容器殼體本身不圓的緣故，即是絕對(duì)圓的殼體也會(huì)失去穩(wěn)定性。當(dāng)然如殼體不圓（具有橢圓度）容器更容易失穩(wěn)，即它的臨界壓力值會(huì)下降。根據(jù)外壓容器筒體的長(zhǎng)短，可分為長(zhǎng)圓筒，短圓筒和剛性圓筒三種，剛性圓筒一般具有足夠的剛度，可不必考慮穩(wěn)定性問(wèn)題。但長(zhǎng)圓筒，短圓筒必須進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，它們的臨界壓力值大小主要與厚壁()，外直徑()，長(zhǎng)度（）有關(guān)。亦受材料彈性模數(shù)()，泊桑比()影響。所謂長(zhǎng)圓筒，短圓筒之分，并不是指它們的絕對(duì)長(zhǎng)度，而是與直徑壁厚有關(guān)的相對(duì)長(zhǎng)度。一般長(zhǎng)圓筒、短圓筒之間的劃分用臨界長(zhǎng)度表示。如容器長(zhǎng)度為長(zhǎng)圓筒，反之為短圓筒。臨界長(zhǎng)度由下式確定： 長(zhǎng)圓筒：長(zhǎng)圓筒失穩(wěn)時(shí)的波數(shù)=2，臨界壓力僅與有關(guān)，

42、而與無(wú)關(guān)。值可由下式計(jì)算： 短圓壁：短圓筒失去穩(wěn)定性時(shí)，波數(shù)2,如為3，4，5，其波數(shù)可近似為： 臨界壓力可由下式計(jì)算：對(duì)于外壓容器臨界壓力的計(jì)算，有時(shí)為計(jì)算簡(jiǎn)便起見(jiàn)，可借助于一些現(xiàn)成的計(jì)算圖來(lái)進(jìn)行。三、實(shí)驗(yàn)裝置： 圖二 外壓圓筒失穩(wěn)裝置實(shí)驗(yàn)1-橫梁 2-壓緊螺母 3-密封螺母 4-壓緊法蘭 5-墊片6-外壓圓筒 7-心軸 8-圓筒底墊塊 9-透明容器 10-工作臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)：1. 測(cè)量試件的有關(guān)參數(shù)：壁厚()，直徑()，長(zhǎng)度（）。用千分卡測(cè)壁厚，用游標(biāo)卡尺測(cè)內(nèi)直徑（便于精確測(cè)量）和長(zhǎng)度，外直徑由內(nèi)直徑加壁厚得到。各參數(shù)分別測(cè)量?jī)傻饺危?jì)算時(shí)取平均值。2. 按圖二所示安裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備

43、，先用手搖泵將透明容器內(nèi)的水升至容器的約三份之二處;將外壓圓筒試件6置于平板頂蓋上，試件與平頂蓋間用墊片5密封（試件折邊上下各放一墊片）；用壓緊法蘭4通過(guò)四個(gè)密封螺母2將試件壓緊到平板頂蓋上。3. 將圓筒底墊塊8 (一大一小) 置于外壓圓筒底部，把用心軸7置于圓筒底墊塊的中心孔中,再將橫梁1壓在心軸7上，通過(guò)兩個(gè)壓緊螺母2上緊 (用手旋緊既可)；以此抵消試件承受的軸向載荷。4. 用手搖泵緩慢升壓至試件破壞為止（試件破壞時(shí)有輕微的響聲），記下容器的失穩(wěn)壓力（即有輕微響聲時(shí)的瞬間壓力,此壓力為臨界壓力）。失穩(wěn)后不可再升壓。5. 打開(kāi)手搖泵的開(kāi)關(guān)卸壓，待壓力為零后取出試件，觀察失穩(wěn)后試件的形狀并記下

44、波紋數(shù)。6. 關(guān)上手搖泵的開(kāi)關(guān)，清理好實(shí)驗(yàn)備件和工具。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1. 列出測(cè)量所得的試件幾何尺寸數(shù)據(jù)。2. 驗(yàn)算波紋數(shù)n。3. 計(jì)算容器的臨界壓力并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較。4. 討論、分析試驗(yàn)結(jié)果，分析誤差原因。實(shí)驗(yàn)六 厚壁圓筒爆破及測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定圓筒塑性變形開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的屈服壓力值；2.測(cè)定圓筒破壞時(shí)的爆破壓力，并通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證理論公式；3.了解過(guò)程裝備控制專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集測(cè)量系統(tǒng)基本單元的原理。二、試驗(yàn)原理1 屈服壓力值的理論計(jì)算：（1） 屈服壓力 （2） 全始屈服壓力（材料為理想彈塑性）2 爆破壓力值的理論計(jì)算：承受內(nèi)壓的高壓筒體，其爆破壓力計(jì)算方法有如下幾種：（1） 公式：（

45、2） 中徑公式： （3） 最大主應(yīng)力理論 （4） 最大線應(yīng)變理論（5） 最大剪應(yīng)力理論（6） 最大變形能理論 以上式中符號(hào)意義詳見(jiàn)現(xiàn)教材“過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)” 教材和王志文主編的“化工容器設(shè)計(jì)”以及余國(guó)宗主編的“化工容器及設(shè)備”。 壓力與流量變化的關(guān)系3爆破試驗(yàn)原理過(guò)程：塑性材料制造的壓力容器的爆破過(guò)程如右圖所示，在彈性變形階段（線段），器壁應(yīng)力較小，產(chǎn)生彈性變形，內(nèi)壓與容積變化量成正比，隨著壓力的增大，應(yīng)力和變形不斷增加；到點(diǎn)時(shí)容器內(nèi)表面開(kāi)始屈服，與點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力為初始屈服壓力；在彈塑性變形階段（線段），隨著內(nèi)壓的繼續(xù)提高，材料從內(nèi)壁向外壁屈服，此時(shí)，一方面因塑性變形而使材料強(qiáng)化導(dǎo)致承壓能力提高，另

46、一方面因厚度不斷減小而使承壓能力下降，但材料強(qiáng)化作用大于厚度減小作用，到點(diǎn)時(shí)兩種作用已接近，點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力是容器所能承受的最大壓力，稱(chēng)為塑性垮塌壓力；在爆破階段（線段），容積突然急劇增大，使容器繼續(xù)膨脹所需要的壓力也相應(yīng)減小，壓力降落到點(diǎn)，容器爆炸，點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力為爆破壓力。三、實(shí)驗(yàn)裝置與工作原理1實(shí)驗(yàn)裝置本儀器中的液體介質(zhì)油的吸入、壓縮與排出是通過(guò)活塞腔容積的周期性變化而實(shí)現(xiàn)的。電機(jī)接入電源后進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)減速器帶動(dòng)偏心輪傳至十字頭滑塊，活塞柱通過(guò)滑快與導(dǎo)向桿相連（導(dǎo)向桿在導(dǎo)向套內(nèi)）做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)缸內(nèi)處于低壓狀態(tài)時(shí)吸入介質(zhì)油，活塞桿壓縮時(shí)，泵內(nèi)高壓流體經(jīng)過(guò)止回閥向爆破試件中輸送，使爆破試件

47、中內(nèi)壓不斷升高。2 工作原理本系統(tǒng)的壓力增升原理圖1所示，活塞桿9在缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)油通過(guò)進(jìn)口單向閥5吸入缸內(nèi)，活塞柱向缸內(nèi)推進(jìn)時(shí)，進(jìn)口單向閥5關(guān)閉，介質(zhì)油通過(guò)出口單向閥6流進(jìn)爆破試件中。壓力表4下面裝有單向閥7，目的是為了在試件瞬間爆破時(shí)保護(hù)壓力表（試件爆破后壓力表數(shù)值仍舊保持）壓力信號(hào)由壓力傳感器12通過(guò)接口13傳送至計(jì)算機(jī)。四、試驗(yàn)操作步驟及注意事項(xiàng)：1了解試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)（包括高壓爆破教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)操作方法、壓力傳感器、 數(shù)據(jù)采集卡、轉(zhuǎn)換器等計(jì)算機(jī)硬件接口以及測(cè)試軟件的位置和功能）。2 測(cè)量尺寸：在爆破試件的上、中、下不同圓周方向上，測(cè)量外徑三次；內(nèi)徑為已知值（試件材料為423的20號(hào)無(wú)

48、縫鋼管加工而成，根據(jù)不同的理論公式計(jì)算可得到不同的理論爆破值。）3操作步驟：（1） 關(guān)閉卸荷閥10與11（即面板上左右支閥），觀察儀器面板上的油標(biāo)，看油缸中是否有足夠的介質(zhì)油，若油缸中油不足，可從導(dǎo)油杯2中直接加油（一般機(jī)油即可）。（2） 啟動(dòng)電機(jī)前，須對(duì)試驗(yàn)機(jī)的十字頭滑塊、活塞桿等運(yùn)動(dòng)磨損件加油潤(rùn)滑；開(kāi)機(jī)后待爆破試件接口3處有油溢出，再關(guān)閉電機(jī)。（3） 將測(cè)量好欲爆破的厚壁圓筒試件預(yù)先灌滿(mǎn)油（必須排除里面的空氣），在出口上貼上一層薄紙（ 防倒轉(zhuǎn)后漏油），倒轉(zhuǎn)后快速旋到爆破試件接口上，用管子鉗上緊，罩好保護(hù)罩。（4） 打開(kāi)計(jì)算機(jī)，點(diǎn)擊桌面“ ”進(jìn)入隨機(jī)信號(hào)與振動(dòng)分析系統(tǒng)；再點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集及處理

49、”，進(jìn)入“”界面。（5） 點(diǎn)擊“作業(yè)”在文件名編輯欄輸入要?jiǎng)?chuàng)建的新文件名，見(jiàn)圖3，然后點(diǎn)擊“打開(kāi)”圖3 創(chuàng)建的新文件名的界面 （6） 點(diǎn)擊“參數(shù)設(shè)置”，彈出“參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框，選項(xiàng)“采樣頻率”選擇1280；“工程單位”選擇；再選擇“校正因子”，見(jiàn)圖4。圖4 設(shè)置各參數(shù)的界面（7） 確定上述選項(xiàng)后進(jìn)入“趨勢(shì)圖”菜單，在它下面有“時(shí)間設(shè)置”、“趨勢(shì)采集”、“趨勢(shì)顯示”和“設(shè)置截距”四個(gè)子菜單。在“設(shè)置時(shí)間”對(duì)話框有“請(qǐng)輸入總時(shí)間”，單位是秒，輸入估計(jì)此次實(shí)驗(yàn)所用總時(shí)間；“間隔記錄時(shí)間（200ms），單位是毫秒，選200的倍數(shù)，一般輸入“200”；在“設(shè)置截距”中的每個(gè)通道對(duì)應(yīng)的零工程單位對(duì)應(yīng)的毫伏

50、數(shù)為“1000”，對(duì)應(yīng)通道數(shù)為“1”，如圖五。圖五 趨勢(shì)圖菜單設(shè)置各參數(shù)的界面（8） 確認(rèn)完上述參數(shù)后，點(diǎn)擊“趨勢(shì)采集”子菜單，此時(shí)打開(kāi)實(shí)驗(yàn)機(jī)的泵電源，微機(jī)將跟蹤爆破試件整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的壓力變化直至爆破。（9） 試件爆破后關(guān)閉電源，將計(jì)算機(jī)中本次實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建的新文件名存盤(pán)，打印出整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程曲線和有關(guān)記錄；將爆破后的厚壁圓筒試件拆下。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1 討論分析試件破壞的情況；2 將實(shí)測(cè)的爆破壓力和各種理論公式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，并進(jìn)行分析討論。無(wú)損檢測(cè)概 述現(xiàn)代化檢測(cè)手段是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和使用過(guò)程中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié),檢測(cè)手段的先進(jìn)性是工程質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量的主要保證。而目前現(xiàn)代化檢測(cè)手段是多種多樣的

51、，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)就是其中之一。無(wú)損檢測(cè)是在不破壞或損傷原材料和工件受檢對(duì)象的前提下，測(cè)定和評(píng)價(jià)物質(zhì)內(nèi)部或物理和力學(xué)性能，并包括各類(lèi)缺陷和其它技術(shù)參數(shù)的綜合性應(yīng)用技術(shù)?，F(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不但要探測(cè)缺陷的有無(wú)，而且還要給出材質(zhì)的定量評(píng)價(jià)，包括對(duì)缺陷的定量測(cè)量，如缺陷的大小，形狀，位置和性質(zhì)等。目前，在設(shè)備制造和在役使用檢測(cè)過(guò)程中，使用的最普遍的工業(yè)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)七 射線檢測(cè)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握X射線檢測(cè)的基本原理和方法；2、了解射線檢測(cè)的特點(diǎn)和適用范圍；3、了解射線檢測(cè)缺陷等級(jí)的評(píng)定。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備器材1、XXQ2005攜帶式變頻充氣X射線探傷機(jī)本機(jī)由控制器和管頭（X射線發(fā)生器）及電源電纜、連接電纜等組成（控制器面板和管頭結(jié)構(gòu)分別如圖一、圖二所示）?？刂破鞑捎每煽毓鑶蜗鄻蚴秸麟娐罚骱蟮碾妷航?jīng)LC濾波回路濾波后變?yōu)槠交闹绷麟妷?，該電壓?jīng)可控硅變頻回路斬成頻率可變的單向脈沖，送至高壓脈沖變壓器作為管頭的電源。毫安穩(wěn)定單元可以隨X射線管燈絲電壓的提高或降低改變單向脈沖的頻率，以保證X射線管電流的穩(wěn)定。千伏調(diào)節(jié)單元可以連續(xù)調(diào)節(jié)管電壓