一、目的要求
1． 观察圆筒形试件在外压作用下失稳过程及失稳破坏后的形态。
2． 验证圆筒形试件失稳破坏时的临界压力与试件失稳破坏压力实验值的比较。
3． 讨论临界压力、波数的因素。
二、实验仪器、设备、工具及材料
名 称
型 号 或 规 格
数 量
备 注
外压容器失稳实验台
1
或试压泵，真空泵
卡 尺
1
钢 锯
1
易 拉 罐
1
三、实验原理和设计
在试压泵或真空泵外压作用下的薄壁容器，器壁的应力还未达到材料的屈服极限时，容器会突然产生压扁或褶皱现象而丧失容器原有形状，此即失稳。使容器丧失稳定性的最小外压力称为该容器的临界压力（Pc r）。圆筒形外压容器失去稳定性后的形状呈多波形，其波数（n）可能是2，3，4，5…..，如下图所示：
。
容器承受临界值的外力作用而丧失稳定，并不是由于壳体的不圆度或材料不均匀所致。既使壳体的几何形状很圆整，材料很均匀，当外压力达到一定数值时，也会产生失稳现象。
容器失稳时临界压力的大小及出现波形数与材料的弹性模数E和泊松比μ有关外，还取决于容器的几何特性，即容器长度与直径之比（L/Do）和容器壁厚与直径之比（t/Do）.按其特性外压容器可分为三类：即长圆筒、短圆筒和刚性圆筒。本实验采用的是短圆筒容器。
四、实验内容和步骤
本实验是模拟实验。试件是二片式铝制易拉罐。其临界压力小于大气压，所以采用抽真空的方法。主要测定：同时受均匀横向和轴向外力作用时的临界压力值，观察试件变形过程并记录永久变形后的波数。按以下步骤进行实验。
1．用卡尺测量试件的长度和直径
2．用钢锯锯掉易拉罐盖。
3．将易拉罐固定在紧固件上并接通气管。
4．开启试压泵或真空泵，当罐压力达到－0.05MPa时缓慢打开工位控制钮，同时观察试件变化，注意试压泵或真空泵真空表指针有无回落。一般试件在失稳时有轻微响声。此时的压力即临界压力。记下压力表读数。
5．加大真空度直到试件永久变形。取下试件，观察波数。
6．剪开试件在未变形处测量试件壁厚。
7．计算：
﹙1﹚临界压力值的计算公式
（5－1）
式中：Pcr一临界压力，MPa；
E一设计温度下的弹性模数，Mpa;
t一圆筒壁厚，mm;
L一圆筒计算长度，mm;
Do一圆筒外径,mm;
﹙2﹚波数计算公式：
=
(5-2)
式中：n一波形数;
L一圆筒计算长度,mm;
Do一圆筒外直径,mm;
t一圆筒壁厚，mm;
五、预习要求
1. 按仪器使用说明书明确仪器各控制部件的作用和使用方法。
2. 估计实验中可能出现的故障及检查排除的方法。
六、 结论与思考
1．什么情况下外压容器失稳？失稳是怎样引起的？失稳的特征是什么？
2．临界压力与哪些因素有关？从本实验中你得出什么结论？
七、实验总结报告
1．根据公式（5－1）计算试件的理论临界压力值。
2．记录实验实测的临界压力值
3．对理论值与实测值进行比较并说明原因。
4． 根据公式（5－2）计算理论波数并与实测波数进行比较，说明原因
八、附表
铝及铝合金部分物理性能
牌号
材料状态
弹性模数（E）
泊桑系数
(
)
抗剪弹性模数
（G）
MPa
MPa
L2
L3
L4
M
720
0.33
270
Y
720
0.33
270
LF2
M
720
0.33
270
LF21
M
720
0.33
270
LY11
Ly12
CZ
720
0.33
270
M
720
0.33
270
M:－退火 Y－冷作硬化 CZ－淬火后自然时效
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