自紧载压低温处理厚壁圆筒的强度及疲劳寿命研究

将6支中小尺寸模拟管进行自紧载压低温处理,对3支精加工前后的小尺寸模拟管和3支精加工后的中尺寸模拟管分别进行弹性强度测试,将具有内表面预制裂纹的6支中小尺寸模拟管进行液压循环疲劳寿命试验。结果表明:当壁厚比为1.768、自紧度为0.8、模拟管材料屈服强度Rr0.1≥1 200 MPa时,精加工后模拟管实测强度为700~721 MPa(自紧压力为756~792 MPa);在循环压力600MPa下,6支模拟管都以穿透型形式泄漏破坏,最终疲劳寿命为2504~3499次。     

高压下厚壁圆筒疲劳寿命试验

介绍38CrNi3MoV厚壁圆筒模拟管的试制过程,进行液压循环疲劳寿命试验。结果表明,在实验室条件下试制的6支模拟管,其二端的力学性能:Rr0.11270～1320MPa、A13%～18%、Z45%～54%、-40℃Akv25～37J。在循环压力为600MPa下,模拟管的安全疲劳寿命为1807～3449次(发)。     

一种新的机械自紧厚壁圆筒塑性半径计算方法

为推导一种新的机械自紧厚壁圆筒塑性半径的计算公式,首先采用ANSYS对不同摩擦系数的机械自紧进行数值模拟,发现摩擦系数对残余应力和塑性半径无影响,因此在推导塑性半径计算公式时可不考虑摩擦系数的影响;其次根据机械自紧过程中冲头圆柱段和厚壁圆筒接触处径向应力相等推导出了塑性半径的计算公式.利用该公式计算了9个不同模拟管的塑...     

用机械自紧法提高园筒的弹性强度

<正> 一、前言 用自紧技术来提高厚壁园筒弹性强度(以下简称强度)的方法已被广泛采用。自第二次世界大战以来,国外普遍用液压自紧法来提高各种火炮身管的强度和疲劳寿命。随着火炮膛压的增高及炮钢材料强度的提高,液压自紧时所用的液体介质压力越来越高,     

“二次”鲍辛格效应对开端液压自紧圆筒强度的影响

本文研究了“二次”鲍辛格效应对不经稳定化处理的精加工后的开端液压自紧圆筒强度的影响问题。 采用考虑材料应变硬化的最简单解法,计算精加工后自紧圆筒内膛一点在自紧加压过程中的相当应变,采用考虑材料鲍辛格效应的比较精确解法,计算该点在自紧卸压过程中的相当应变。根据塑性理论中“单一曲线假设”,利用拉伸-压缩试样,追溯精加工后自紧圆筒内膛一点处塑性变形的历史,进行对后继塑性变形过程模拟的实验。寻求出了“二次”鲍辛格效应影响下的精加工后的开端液压自紧圆筒的强度计算公式。文中分析论证了这种实验的合理性,并由实验验证了公式的准确性。 在上述研究的基础上,本文提出了失去“二次”鲍辛格效应对精加工后开端液压自紧圆筒强度影响的内膛半径的临界值概念。     

自紧厚壁圆筒临界裂纹尺寸的可靠性分析方法

基于概率断裂力学理论和Monte Carlo模拟方法,给出了自紧厚壁圆筒临界裂纹尺寸的可靠性分析方法。应力强度因子由MMC法(修正的保角映射-边界配位法)或权函数法计算,并考虑了表面半椭圆裂纹修正;各参量的随机分布由实测数据分析进行:临界裂纹尺寸的样本分布由Monte Carlo模拟获得,最后给出各种置信度和可靠度下的临界裂纹尺寸。     

厚壁圆筒动态强度的有限元分析和实验研究

传统的火炮身管设计基于静态应力分析和数值计算,而实际上身管承受的是动态载荷.针对此问题,运用动态线性和非线性有限元分析软件ANSYS建立厚壁圆筒的有限元模型,并对其进行了动态强度分析,求解相应的动态强度极限;设计了借助密闭爆发装置模拟火炮身管发射的实验方案,对厚壁圆筒进行了动态强度极限实验研究.理论分析和实验研究结果表明,厚壁圆筒的动态强度极限比静态计算数值高35%左右.     

液压自紧实时处理与控制技术''''''''

自紧(Autofrettage)亦称自增强。它是在厚壁圆筒内部施加超高压力使其发生塑性变形,卸压后在内膛产生一负的余残应力(预应力),从而可抵消一部分工作压力作用的影响,使得圆筒的弹性强度得以提高。该方法目前已普遍用于提高火炮身管、化工容器及石油机械泵头等超高压容器的强度与使用寿命。一些国外学者指出,当不考虑材料的鲍兴格效应(Bausohinger Effeot)影响并设卸载是弹性的,则所施加的内压力就等于塑性变形后身管的强度值(即理论强度)。然而大量的实践表明,由于材料的实际性态的影响,自紧身管的实际强度值小于理论强度值。因而,如何精确地测量这个实际强度,换言之,即如何控制塑性变形方可使得自紧身管的实际强度能够满足工程设计上许用强度的要求,就成了自紧研究的重要课题之一。本文给出了一个根据打压时外表面应变信息计算自紧身管实际强度的数学模型。并用微电脑建立了测定实际强度的实时处理与控制系统,实现了自紧操作的自动处理,明显地提高了测量精度。它对自紧工艺的自动化和测试定型将具有重要意义。     

自紧－时效圆筒残余应力与强度的研究（Ⅱ）──精加工圆筒的残余应力与强度

文中基于理想弹－塑性模型，进一步对精加工自紧－时效圆筒的应力状态作了分析，导出了残余应力公式以及自紧－时效身管的强度公式。计算了模拟管残余应力和强度，并与Ｓａｃｈｓ镗削法测定的结果作了比较。结果表明，二者吻合较好，从而证实了上述残余应力公式与强度计算公式的可靠性。     

液压自紧炮身(半精加工)的应力与强度

本文研究的对象是开端液压自紧圆筒(Ni-Cr钢)。用考虑材料应变硬化的最简单解法计算加压过程中圆筒的应力分布及内压-外表面应变关系。将材料单向拉伸-压缩曲线中的鲍兴格效应线性化;以圆筒塑性区中的切向应变代替相当应变,求卸压过程应力变化及内压-外表面应变关系的解。进而可由加压与卸压两个过程应力分布的代数和求残余应力。由于上述近似计算,所以这种解是最简单的。文中用试验和理论分析验证了这种近似的合理性,并用自紧过程内压-外表面应变的实际测定和自紧圆筒残余应力的测定证明这种理论解有相当满意的准确性。在上述残余应力理论分析的基础上,本文初步探讨了液压自紧炮身强度设计和自紧工艺参数设计的有关问题。     

用有限单元法计算厚壁圆管疲劳寿命

用二维有限元计算应力强度因子的近似值,通过修正系数F的修正得到较精确的应力强度因子KI。利用Paris方程作为厚壁园管内表面裂纹扩展速率模型并给出方程系数,从而计算了厚壁圆管内表面裂纹扩展深度与压力循环次数的关系,计算结果与实验结果相吻合。在此基础上,计算实验模拟管的疲劳寿命,给出了压力-疲劳寿命关系曲线;最后,给出了具有内表面裂纹的高压厚壁圆管的疲劳寿命的保守计算。     

Mises屈服条件和理想弹塑性模型的身管自紧理论

建立了火炮身管在Ｍｉｓｅｓ 屈服条件和理想弹塑性模型下的液压自紧理论，并与目前工程上常用的修正Ｔｒｅｓｃａ 屈服条件下的结果进行了比较。通过比较，推荐采用Ｍｉｓｅｓ 屈服条件下的自紧理论     

压缩刚度法评价含能晶体颗粒的凝聚强度

提出了从晶体颗粒力学性能角度出发来评价含能晶体颗粒品质的方法——压缩刚度法。根据压制曲线,定义了晶体颗粒集合体的初始割线模量,并据此来评价含能晶体颗粒的凝聚强度。利用食盐、砂糖和谷氨酸钠晶体颗粒进行了压缩刚度试验,验证了压缩刚度法的有效性。针对三种不同类型黑索今(RDX)晶体样品,即混合溶剂重结晶法样品、重结晶并溶液球形化样品以及工业级粗颗粒样品进行了压缩刚度试验,计算其初始割线模量值分别为89.5MPa,85.0MPa和48.0MPa。实验结果表明,重结晶法显著提高了RDX晶体颗粒凝聚强度,改善了RDX晶体品质;两种结晶处理工艺后的RDX晶体颗粒的凝聚强度差异不明显。     

液压弹射机构动力系统研究

为实现液压弹射,提出一种液压动力系统技术方案,主要由高速液压缸、活塞式蓄能器、主阀和伺服阀组成。设计了新型液压缸缓冲结构,以避免液压缸活塞运动行程末端产生强烈的撞击与振动。论述了系统工作原理和设计方法,建立了系统的数学模型,采用数字仿真的方法对弹射和缓冲过程的特性进行了理论研究,并与实验数据对比且基本吻合,结果表明:动力系统能够在 70 ms 时间内使液压缸活塞运动速度达到7 m/ s,在12 mm 液压缸活塞缓冲行程内达到95%的缓冲效率。     

火炮身管(厚壁圆筒)机械自紧理论探讨

结合实验具体分析了机械自紧机理，并建立了理论计算公式，通过与实验数据比较，误差很小。由于机械自紧有较大的轴向残余应力（约相当于６５％切向残余应力），正好抵抗了火药气体的冲刷和弹丸的摩擦，所以不单具有同液村自紧一样提高炮管强度的作用，同时有提高炮管寿命的作用。     

多级液压缸换级缓冲仿真方法研究

某型号在作战流程中,导弹完成快速起竖后需将发射架快速回收到位,发射架起竖、下放时间及过程中的冲击响应对型号的作战准备时间及发射安全性有重要影响,多级起竖液压缸在发射架快速回收过程换级时会产生较大的冲击振动,为解决这一问题,液压缸在换级时研制了节流缓冲装置。针对此技术开展仿真方法研究,对液压系统起竖回路及缓冲装置进行了理论分析,基于某型号多级起竖液压缸建立机械液压联合仿真模型,通过与试验数据的对比,验证了该仿真方法的正确性,对控制流程优化和液压系统缓冲参数的确定具有指导作用。     

液压自由活塞发动机工作过程仿真模型研究

为建立单活塞液压自由活塞发动机工作过程仿真模型,根据单活塞液压自由活塞发动机的系统特征,基于热力学、液压流体力学和动力学基本理论,给出了单活塞液压自由活塞发动机稳态工况工作过程的数学描述,并对结果进行了试验验证.结果表明:给出的考虑了液压系统构件动态特性影响的单活塞液压自由活塞发动机仿真模型,在活塞动力学特征、气缸气体...     

PBX药柱温升过程中的性能变化研究

为全面了解温升过程中PBX药柱温度、应力和尺寸变化情况,利用瞬态-应力耦合有限元法对药柱温升过程进行模拟。结果显示:药柱温升过程中,热量逐渐向内部传递,初始升温阶段应力增大很快,最大达到2.37MPa,随着内外温差的减小而逐渐减小;药柱尺寸增大,密度减小约0.008g.cm-3。通过模拟可以初步确定药柱温升过程内部应力变化规律,预估尺寸和密度变化量,优化设计了一种炸药加热工艺,即将加热分四段进行,尽量降低升温速率,保证至少1800s的恒温时间。