Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров

Кафедра: Основ безопасности систем и процессов

Отчет по лабораторному практикуму БЖД

ВЫПОЛНИЛА:

РУКОВОДИТЕЛЬ: Василевский Ю.А.

Санкт-Петербург

2012 г.

Лабораторная работа № 2

Экспериментальное исследование толщины металлических образцов методом ультразвуковой локации

Цель работы:

Определение уровня безопасности тонкостенных оболочек, находящихся под нагрузкой.

Задание

Давление внутри оболочки	Р = 200 ат
Радиус оболочки	R = 10 см
Вид оболочки	Цилиндр
Образец №9	Сталь 20, t = 380°С
Образец №1	Сталь 15Х1МФ, t = 560°С
Число измерений	n = 5

Нормы безопасности

Нормированные допустимые напряжения стали для расчётного срока 200000ч.

1. Сталь 15Х1МФ, .

2. Сталь 20, .

Схема лабораторного стенда

1 – дефектоскоп УД 2 – 12;

2 – ультразвуковой преобразователь;

3 – металлические образцы;

4 – коробка с металлическими образцами;

5 – экран осциллографа;

6 – кнопка включения электропитания;

7 – кнопка включения накала;

8 – сенсорный датчик;

9 – разъёмы коаксиального кабеля;

10 – бутылочка масла;

11 – цифровой индикатор.

Результаты измерений

Данные измерений времени локации образцов № 4 и № 8 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Измерение времени локации металлических образцов

Время локации τ, мкс
Образец № 1	Образец № 9
10,17	6,86
10,13	6,83
10,15	6,86
10,12	6,84
10,17	6,87

Обработка результатов исследования с оценкой ошибок величин, участвующих в расчётах

В таблицах 2 и 3 показана обработка экспериментальных данных.

Таблица 2

Обработка экспериментальных данных для образца № 1

№ п/п	τ1i, мкс	τ1- τ1i	(τ1- τ1i)2
1	10,17	0,022	0,000484
2	10,13	0,018	0,000324
3	10,15	0,002	0,000004
4	10,12	0,028	0,000784
5	10,17	0,022	0,000484
Среднее значение τ1, мкс	10,148

Таблица 3

Обработка экспериментальных данных для образца № 9

№ п/п	τ2i, мкс	τ2- τ2i	(τ2- τ2i)2
1	6,86	0,008	0,000064
2	6,83	0,022	0,000484
3	6,86	0,008	0,00064
4	6,84	0,012	0,000144
5	6,87	0,018	0,000324
Среднее значение τ2, мкс	6,852

1. Среднее время локации образца № 1:

2. Среднее время локации образца № 9:

3. Ошибка измерения времени локации образца № 1:

4. Ошибка измерения времени локации образца № 9:

5. Толщины образцов Н₁ и Н₂ вычисляют по формуле:

,

где υ – скорость распространения ультразвука в материале образцов. Для нержавеющей стали υ = 6200 м/с = 0,0062 м/мкс, для углеродистой стали

υ =6100 м/с = 0,0061м/мкс

6. Баллон имеет цилиндрическую форму. Величины меридионального и широтного напряжений определяются следующими формулами

Для образца № 1:

Для образца № 9:

(1 атм = 1,013∙10⁵ Па)

7. Значения эквивалентных напряжений для цилиндра рассчитывают по соотношению:

Для образца № 1:

Для образца № 9:

8. Ошибку определения эквивалентного напряжения δ_э принимают равной ошибке измерения времени локации δ_τ.

Для образца № 4 ,

для образца № 8 .

Анализ полученного результата

Образец № 1

Для образца № 1 . Доверительный интервал I_m вычисляют по результатам измерений эквивалентного напряжения с доверительной вероятностью 95%:

Область допустимой безопасности D оценочного параметра σ:

Вывод: прочность исследуемого баллона при давлении 200 атм недопустима с доверительной вероятностью в пределах от 5% до 95%.

Образец № 9

Для образца № 9 . Доверительный интервал I_m вычисляют по результатам измерений эквивалентного напряжения с доверительной вероятностью 95%:

Область допустимой безопасности D оценочного параметра σ:

Вывод: прочность исследуемого баллона при давлении 200 атм недопустима с доверительной вероятностью более 95%.