热-机械载荷下厚壁圆筒自增强压力优化分析

理论上推导了厚壁圆筒在内压及热载荷共同作用下的最佳自增强压力,并基于ANSYS的优化分析结果对理论解进行了验证。结果表明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%;另外,不考虑热载荷进行自增强后,会增大工作状态下厚壁圆筒内外壁应力差,降低结构的疲劳强度;工程上可根据本文解析解进行自增强处理,以提高厚壁圆筒的承载能力。     

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   

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。     

厚壁圆筒自增强塑—弹性交界面半径及自增强处理压力的简易计算

介绍用直接液压法进行厚壁圆筒自增强中塑—弹性交界面半径及自增强处理压力的简易计算方法。     

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。     

基于三剪统一强度准则的厚壁圆筒自增强分析

基于三剪统一强度准则,考虑材料应变强化效应、包辛格效应、拉压异性及中间主应力的影响,采用双线性强化材料模型对厚壁圆筒进行自增强分析,得到了厚壁圆筒加载应力、残余应力和工作应力的解析解,提出了最佳自增强压力的计算方法,探讨了拉压比、强度准则变化参数的影响,比较了自增强处理和非自增强处理及双线性强化模型和理想弹塑性模型厚壁圆筒的应力分布差异。研究结果表明：厚壁圆筒的最佳自增强压力随半径比和强度准则参数的增大而增大;工作时的最大等效应力随半径比和强度理论参数的增大而减小,随拉压比的增大而增大;自增强等效应力的最大值在弹塑性分界面处,且应力沿壁厚的分布较均匀;与理想弹塑性模型相比,双线性强化模型所对应的弹塑性分界面半径和残余应力较小,且随着自增强压力的增大,两种模型的差值越来越大;等效应力随半径比的变化规律可为厚壁圆筒选择合理的壁厚提供一定的参考;自增强技术可改善厚壁圆筒工作时的实际应力分布,提高其极限承载能力。     

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.     

热预应力自增强厚壁圆筒研究

厚壁圆筒自增强处理技术的关键在于预应力。传统的自增强处理技术采用的是机械预应力方法,即在圆筒投入使用前,对其施加超过操作压力的自增强压力,使之获得残余预应力。考虑到厚壁圆筒内、外壁存在温差时,筒壁中有热应力产生,因此针对厚壁圆筒自增强问题,提出了以热应力作为预应力的自增强技术。具体研究了圆筒壁厚、温差等对热应力与总应力(热应力与操作应力的叠加)的影响、热应力与总应力的变化趋势、各种参数间的约束条件;在分析热应力与总应力特性的基础上,得出最佳设计条件,提出了基于第四强度理论的热预应力自增强厚壁圆筒的设计方法。结果表明,热预应力能有效地降低和均化厚壁圆筒的操作应力;按照所提出的设计方法,在确保圆筒安全的前提下,可使圆筒获得最大的承载能力和最小的壁厚。     

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。     

含缺陷自增强厚壁圆筒塑性极限载荷分析

基于有限元理论,建立内壁含椭球形凹坑的厚壁圆筒有限元模型,模拟厚壁圆筒自增强过程的应力应变。采用三种不同的方法计算含凹坑缺陷的自增强厚壁圆筒的结构极限载荷,给出不同尺寸缺陷对极限载荷的影响规律。通过对比自增强与非增强条件下的极限载荷,表明自增强技术不能有效提高厚壁圆筒的极限承载能力,但在结构极限载荷下,含凹坑缺陷的自增强厚壁圆筒存在一个缺陷尺寸相对不敏感区,对提高结构的安全性是有利的。     

采用有限元法计算CNG2型气瓶自紧压力

利用有限元法可精确计算CNG2型气瓶各部分应力的特点,提出了以内胆材料屈服强度为基础、以屈服率为判据的计算CNG2型气瓶自紧压力的新方法,开辟了快速准确计算并指导气瓶生产的新途径。     

超高压缸自紧增强实验研究

对超高压缸的内应力进行了理论分析,采用液压机直压的方法对超高压缸进行了疲劳实验.实验结果表明,在试验条件下,采用外内径的比值为2.25、材料为40Cr、经过自紧处理的超高压缸在承受相同压力条件下缸体的壁厚最小,疲劳寿命最长.本研究对减少水射流机床超高压缸体壁厚、延长超高压缸寿命具有重要意义.     

复合机械自紧技术研究

由于Bauschinger效应的影响，自紧厚壁管反向屈服现象普遍存在，使得内壁残余应力减少，厚壁管承载能力下降，因此，通过复合机械自紧技术，可消除Bauschinger效应，提高自紧厚壁管的弹性强度。本文在理论上和工艺上对复合自紧技术进行了研究，结果表明可大幅提高自紧 厚壁管的强度，这对自增强压力容器和管道设计具有指导意义。     

残余应力松弛和自增强处理压力对在役高压容器的安全影响

为了确定残余应力松弛和自增强处理压力对在役高压容器安全性能的影响,通过分析测试结果获得了残余应力的松弛规律,计算了在工作压力、残余应力作用下的当量等效应力沿壁厚分布情况,模拟计算出了不同的工作压力、自增强处理压力下的安全系数,推导出了最佳自增强处理压力。结果表明所研究的高压聚乙烯反应管在使用10年后,环向应力在近内壁区衰减最快,从-600MPa衰减到-333MPa,衰减率达45%;在弹性区衰减较小,残余应力峰值位置外移,但其峰值大小变化不大。对于自增强处理后的压力容器,在工作压力作用下,随着残余应力的松弛,内壁面当量等效应力增大,当量等效应力在弹塑性交界处最大,应该按此处的当量等效应力计算安全系数。依据示例聚乙烯反应管尺寸,模拟计算出在工作压力分别为180、280、380MPa时,经过自增强处理压力分别为606、677、743MPa的最佳自增强处理后,其安全系数比残余应力全部衰减为0时分别高16%、26%、37%。压力容器工作压力越大,经最佳自增强处理后安全系数增大得越多,但残余应力衰减对其安全影响越大。     

基于LabVIEW的超高压自增强测试系统设计

为了提高超高压缸体的承载能力并延长疲劳寿命,对制造缸体的原材料采取自增强处理,同时将LabVIEW技术应用到自增强处理过程中,开发了一个专门的超高压自增强测试系统.在LabVIEW环境下完成对自增强系统重要参数的采集、显示、存储以及相关性分析和曲线拟合等数据处理工作,取得了较好的效果.     

厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子影响因素的研究

在现有文献对平面结构任意分布多裂纹间相互作用影响因素及厚壁筒轴向表面单裂纹尖端应力强度因子分析的基础上,提出了包含裂纹尖端应力强度因子影响因素的厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式.根据有限元方法,利用ANSYS软件对不同厚壁筒壁厚比、不同裂纹深度比及不同裂纹夹角情况下双轴向表面裂纹尖端应力强度因子进行了计算,分析...     

超高压容器损伤自增强的应力分析

从损伤力学的理论观点,区别于弹塑性力学的角度,研究了超高压容器的损伤自增强,进行了超高压厚壁筒损伤自增强的应力分析,通过残余应力的计算,充分说明了利用超高压厚壁容器内壁损伤可以产生自增强的效果。这一结论为超高压厚壁容器自增强理论研究,提供了新的探讨方向。