[发明专利]一种内压薄壁容器应力测量虚拟仿真系统

说明书

本发明提供一种内压薄壁容器应力测量虚拟仿真系统，包括应用LabVIEW建立的人机模块和后台计算模块；人机模块包括虚拟实验室登录模块、容器类型选择模块、应力测量模块；后台计算模块包括球形容器应力测量计算模块、椭球形容器应力测量计算模块、锥形容器应力测量计算模块，根据人机模块的应力测量模块中输入的参数计算多个测点的轴向应力σ_φ和周向应力σ_θ；用图表的形式在人机模块上显示出来；基于LabVIEW工具进行仿真系统的建设，通过控制量和显示量对子程序进行调用，实现整个实验过程。该系统可进行实时应力测试和监控。比传统的测试仪器测试速度快、性能稳定，功能多，节约资源，符合现代化教学规律的要求,在教学中能起到事半功倍的作用。

技术领域

本发明涉及虚拟仿真技术领域，特别涉及一种内压薄壁容器应力测量虚拟仿真系统。

背景技术

LabVIEW软件是一种图形化的程序开发环境，其显著的特点是该软件用图形化编辑语言来编写程序，产生的程序是框图的形式，而其他编程软件都是通过代码进行编程。此外，在编写程序过程中，可以用图标代替应用系统的硬件部分，可以节省资金，目前是很多虚拟仿真实验平台的首选。

内压薄壁容器应力测定实验是《过程设备设计》课程的一个课内实验，主要是让学生了解不同类型的薄壁容器在内压下，周向应力和轴向应力的分布规律。传统测量时都采用电测法，测量时需要将电阻应变片粘贴到欲测量部位，利用电阻应变仪测得相应的应变，测量步骤较为繁琐。本专利针对传统测量方法的缺点，设计一种基于LabVIEW的内压薄壁容器应力测试虚拟仿真实验系统，能够模拟测量球形、椭球形锥形容器的周向应力和轴向应力的实验。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种内压薄壁容器应力测量虚拟仿真系统，利用LabVIEW软件模拟实验过程，通过该平台的控制量和显示量调用子程序建设所需要的仿真系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种内压薄壁容器应力测量虚拟仿真系统，应用LabVIEW虚拟仿真软件测定内压薄壁容器的周向应力和轴向应力，包括应用LabVIEW建立的人机模块和后台计算模块；

人机模块包括如下：

1)虚拟实验室登录模块，用于设置、修改和输入登录信息，包括账号、密码；

2)容器类型选择模块，用于选择应力测量的容器类型，并设置实验运行按钮和停止按钮，容器类型包括：球形容器、椭球形容器和锥形容器；

3)应力测量模块，包括用于模拟测量实验的参数输入框、用于显示测量结果的应力表、应力波形图；

后台计算模块包括如下：

1)球形容器应力测量计算模块，根据人机模块的应力测量模块中输入的：p——容器所受内压力MPa、D——容器中径mm、R——容器半径mm、δ——容器壁厚mm计算多个测点的轴向应力σ_φ和周向应力σ_θ；

计算方法如下：

球形壳体：

将多个测点的轴向应力σ_φ和周向应力σ_θ用图表的形式在人机模块上显示出来；

2)椭球形容器应力测量计算模块，根据人机模块的应力测量模块中输入的：p——容器所受内压力MPa、δ——容器壁厚mm、a——椭球形壳体长半轴mm、b——椭球形壳体短半轴mm、x——椭球形容器上某点距壳体顶点距离mm计算多个测点的轴向应力σ_φ和周向应力σ_θ；

计算方法如下：

椭球形壳体：