弹性-幂强化厚壁圆筒的安定分析

本文导出了厚壁圆筒在初次加载、卸载以及重新加载时的应力强度。利用弹塑性分析方法研究了受内压作用下厚壁圆筒的安定性,得到了关于服从各向同性强化规律和服从随动强化规律的弹性-幂强化厚壁圆筒的安定载荷。     

承受内压和温度的厚壁圆筒的安定分析

采用理想弹塑性分析,对内压和温度作用下的厚壁圆筒的安定性进行了讨论。给出了在比例加载条件下,脉动循环、对称循环以及内压和温度各自独立变化时,厚壁圆筒的安定范围。其中,对于对称载荷,结构的安定范围即是其弹性极限范围,采用线性屈服条件对该结论进行了证明。     

超高压厚壁圆筒的疲劳破坏

前言在利用几千到一万几千大气压的超高压进行加工的静水压挤压成形,粉末冶金等金属加工方法中,由于超高压的反复加载,使储存这种压力介质的压力容器(厚壁圆筒)的疲劳强度成了一个难题,关于支配超高压厚壁圆筒内压疲劳强度的各种因素的影响的研究结果,笔者们已作过报导,本文从破坏形态出发,特别从静外压(平均应力)对超高压厚壁圆筒疲劳破坏形态的影响作一详细的报导。一、实验方法     

自增强厚壁圆筒双线性理论模型及试验研究

本文根据自增强圆筒材料的实际特点,建立了自增强筒体加载,卸载都为线性应变强化的双线性理论模型;推导出了自增强厚壁圆筒塑性区应力应变的本构关系式;建立了计算BEF的简化模型;推导出了自增强筒体应力、应变及BEF影响的计算公式。通过实验,证明了这些公式的正确。     

循环内压载荷下厚壁圆筒的棘轮极限

在循环内压载荷下,采用非循环法等方法推导了不同壁厚下厚壁圆筒的棘轮极限解析解,提出了相应的设计方法,并采用有限元方法进行了验证。理论解与有限元分析结果吻合良好。结果表明,此方法可用于循环内压载荷及类似工况下厚壁圆筒的棘轮极限设计,具有一定的工程价值。     

厚壁圆筒自增强理论与数值模拟对比分析

自增强处理技术能有效提高设备承载能力,在高压和超高压设备中具有广泛应用。在第三强度理论的基础上提出厚壁圆筒最佳自增强处理内压的简便计算公式,有助于设计人员快速确定最佳自增强处理内压。并利用有限元软件,建立了厚壁圆筒力学模型,对比自增强处理前后厚壁圆筒的应力分布,从分析结果可以看出,对于提高圆筒承载能力,自增强处理技术具有明显优势。同时,对厚壁圆筒有限元模型施加不同自增强处理内压,得到相同工作压力作用下不同自增强处理内压与厚壁圆筒最大应力值的关系曲线,从而确定厚壁圆筒的最佳自增强处理内压值。对比所推导的理论公式计算值,误差仅为6%,符合工程设计计算要求,可以在机械加工工程领域应用推广。     

厚壁圆筒最佳自紧压力的有限元分析

考虑厚壁圆筒在发生塑性变形后材料的强化及鲍辛格效应,建立与实际材料一致的数学模型来求解自紧压力与弹塑性分界半径的关系,以确定自紧压力的取值范围.并提出了最佳自紧压力的评定方法及求解过程,然后使用Chabeche循环塑性本构模型,模拟材料循环硬化及鲍辛格效应对残余应力的影响,并通过Marc有限元软件对厚壁圆筒的自紧及工作过程进行仿真,分析残余应力及工作过程中的最大应力与自紧压力的关系,通过比较,找出厚壁圆筒最大等效应力(包括平时及工作状态)与自紧压力的关系曲线,最后求出最佳自紧压力.     

基于包申格效应的全机静力试验数据分析方法

全机静力试验中,结构反复经受加载-卸载-再加载,甚至会出现紧急情况下的瞬间卸载,损伤不断累积会导致结构提前破坏。本文针对全机静力试验中不同试验工况下的塑性变形问题,结合试验工况的连续性,提出一种基于包申格效应的数据分析方法,综合分析结构历史载荷、应变数据,明确飞机结构健康状态,提高试验数据利用率,保证了试验的准确性。     

自增强液压缸缸筒理论计算与仿真分析

基于Mises塑流条件、有限元理论、Lame公式对自增强厚壁圆筒进行分析,得到加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解,并推导出弹塑性界面半径公式。为了验证理论公式的准确性,首先借助有限元分析软件ANSYS,建立了1/4径向横截面的平面应变轴对称自增强厚壁圆筒的结构模型,然后模拟了模型在加载、卸载、工作工况下缸筒壁应力的分布情况,最后从ANSYS中提取仿真数据到MATLAB进行数值模拟计算,通过有限元分析与理论计算,证明理论推导得出的自增强缸筒应力解析解与仿真分析结果是相符的。     

温预加载对材料断裂韧性的影响

通常认为含裂纹体经预加载处理后所产生的残余压应力,是导致结构强化的主要原因。试验发现在没有残余压应力产生的情况下,仍有明显的强化效果。经理论分析,笔者认为把温预加载处理的主要作用说成是预加载时所产生的塑性变形能够改变再加载时的应力状态更为恰当。残余压应力与裂纹尖端钝化都能起到改变再加载应力状态的作用。温预加载处理对含裂纹体在上平台温度条件下发生的破坏有无强化作用,是本文所关心的另一个问题。试验结果表明,此时非但没有强化作用,且使材料的韧性下降。这是由于在这种情况下发生的延性断裂,受塑性变形控制,不受应力控制,因而应力状态的改变不能起到强化作用。相反由于预加载时产生的塑性变形,消耗了材料部分塑性与韧性储备,使得材料再变形的能力下降。最后本文还就试验结果的应用进行了讨论。     

45钢低周拉压疲劳累积损伤

通过低周拉压疲劳实验,建立了用循环塑性应变幅计算循环塑性应变能密度的关系式、循环疲劳寿命与循环塑性应变能密度之间及疲劳破坏总塑性应变能密度与循环疲劳寿命间的关系式。最后以塑性应变能密度为基础,得到低周拉压疲劳的非线性累积损伤表达式。     

热-机载荷下厚壁圆筒自增强压力与安全性分析

推导厚壁圆筒在内压及热梯度载荷作用下的最佳自增强压力,并基于ANSYS优化分析结果对理论解进行验证.同时进一步探讨循环热机载荷下自增强对厚壁圆筒安定行为的影响.结果表明,不考虑热载荷时自增强处理会增大工作状态下圆筒内外壁应力差,从而降低结构的疲劳强度;当量纲一温度tn(0.75时,最佳自增强压力的理论解与数值解一致,最大误差不超过1%,而当0.75相似文献   

CDZ350钻杆吊卡吊耳弹塑性分析和残余应力研究

为了检验CDZ350型钻杆吊卡吊耳的性能,确保在出厂试压后的正常工作的安全性,吊耳不发生塑性挤出等塑性破坏,对CDZ350型吊卡吊耳进行了两次加载-卸载的有限元弹塑性分析和贴片试验验证.结果 表明:在1.5倍额定载荷下,吊耳次表面最大应力为1087MPa,发生塑性变形,材料硬化但不会发生塑性破坏;两次卸载后残余应力分布相近,吊耳内部残余应力稳定;二次加载后最大应力为1005.6MPa,接触为全弹性,残余应力减小了内部的应力,起到了保护作用;贴片实验结果和有限元结果相近,最大误差为7.5％,且塑性区主要集中在接触区附近,验证了有限元分析的正确性.     

含均布多轴向表面裂纹厚壁圆筒结构安全性评价

轴向表面裂纹对受内压厚壁圆筒结果的安全具有很大的影响.在分析含均布多轴向表面裂纹厚壁圆筒裂纹数目对尖端应力强度因子影响规律的基础上,对外径相同、含均布多轴向表面裂纹厚壁圆筒及以裂纹尖端到厚壁圆筒中心距离为内径厚壁圆筒在受相同内压情况下的最大周向应力进行了对比分析,结果表明:厚壁圆筒裂纹尖端应力强度因子随裂纹数目的增加而逐渐减小并趋于一恒定值,应力强度因子随裂纹数目的减小只是裂纹扩展速度或扩展可能性的减小,含裂纹厚壁圆筒的最大周向应力在N=2时最大,且当N≥2时随着裂纹数目的增加而减小,但仍大于等效减薄厚壁圆筒的最大周向应力,厚壁圆筒的安全性仍小于以等效减薄后的光滑厚壁圆筒.     

内压圆筒斜接管在面内循环弯曲载荷作用下的棘轮效应研究

利用自行设计的圆筒斜接管面内弯曲加载装置,采用电阻应变法,在多轴疲劳实验机上对面内循环弯曲载荷作用下的20#钢内压圆筒斜接管进行了棘轮效应试验研究,发现斜接管结构的锐角区存在棘轮应变,且主要发生在第一主应变方向即指向焊缝的方向。对于所研究的结构,最大棘轮应变点出现在对称面锐角区的接管侧。采用阶梯加载的方法获得了结构的棘轮边界点。利用修正的Jiang-Sehitoglu随动强化模型(MJS)对结构进行了循环塑性分析,并按日本三维有限元应力评价委员会(C-TDF)提出的等效塑性应变增量控制法确定了结构棘轮边界线,可用于评价结构的塑性安定性。     

外压自增强圆筒的设计计算方法

基于特雷斯卡(Tresca)屈服条件,在导出外压圆筒弹-塑性应力解析解的基础上,建立了外压自增强圆筒基本理论,进而提出了相应的设计计算方法。结果表明,虽然外压圆筒的弹性及弹-塑性应力解析解与内压圆筒不同,自增强处理后的残余应力也不同,但外压与内压圆筒的残余应力的当量应力、操作压力引起的弹性应力的当量应力、总应力的当量应力及弹-塑性应力的当量应力均相等,从而导致外压圆筒自增强与内压圆筒自增强的许多结果在形式上一样。     

自增强内锥圆筒压力容器的弹塑性应力分析

根据材料的实际性能实验得出了高强度的混合硬化模型,对自增强厚壁内锥圆筒组合式压力容器加载时的应力奕变和卸载后的残余应力应变,建立了非线性边界无限制的计算格式,得到了这种类型的压力容器沿径向和轴向的应力场,并通过超高压自增强实验与有限元计算进行了验证。     

统一强度理论在厚壁圆筒自增强中的应用

采用统一强度理论分析了厚壁圆筒自增强中的一些关键问题,得出了非自增强厚壁圆筒弹性极限载荷和塑性极限载荷的统一解的形式,以及弹塑性界面上当量应力最小时的弹塑性界面半径,并导出了当材料拉、压强度不同,及考虑中间主应力的情况下,自增强处理不发生反向屈服时的圆筒径比。另外,利用统一强度理论公式比较了现有的几种强度理论在自增强分析中所得的结果。     

厚壁圆筒自增强处理的数值模拟

弹塑性理论的自增强技术可以提高厚壁圆筒的承载能力,推导了厚壁圆筒在内压作用下的自增强压力,并基于ANSYS分析结果对解析值进行验证。采用三个载荷步加载,对厚壁圆筒的自增强处理过程进行了弹塑性有限元模拟分析,得出了不同阶段应力的分布规律。在弹性状态下,分析值与解析值误差小于0.4%,从而验证了模拟分析的可靠性。在分析过程中得到的一些值得注意的规律及图形可供工程设计时参考,也使得弹塑性理论公式中参数间的关系和变化规律更清晰。     

厚壁圆筒形构件动态自增强的实验研究（一）—动态自增强原理

承受脉动内压的一定材料的厚壁圆微形构件，在达到疲劳极限强度（疲劳极限压力）时，其内壁当量应会大于材料的屈服极限，将这种现象称为厚壁圆筒形构件的动态自增强，本文基于脉动内压疲劳试验结果，对厚壁圆筒构件的动态自增强原理进行了分析研究。