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。     

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。     

厚壁圆筒强度计算问题的探讨

《机械设计》手册对于厚壁油缸的壁厚计算,只用公式(略):本文运用强度理论,分别导出受内压厚壁圆简的壁厚计算式,并对塑性材料油缸用算例进行了壁厚的比较,发现二者最大相对误差达37—52%;最后探讨了允许应力的安全系数,组合简的应力及过盈配合计算。图6表1参     

厚壁圆筒强度计算问题的探讨

本文运用强度理论,分别导出受内压厚壁圆筒的强度计算式。并对塑性材料厚筒用脆性材料导出的强度计算式和塑性材料导出的计算式,通过实际强度计算,发现二者最大相对误差达37％～52％。     

用有限元法计算自增强厚壁圆筒的应力强度因子

本文提供了计算含裂纹自增强厚壁筒应力强度因子的有限元方法。将自增强产生的自相平衡的残余应力转换为裂纹面上作用的等效载荷进行 K_1计算,自增强残余应力的计算,考虑了厚壁筒用钢具有强化和包辛格效应的真实性能.在分析了有限元计算规律的基础上,给出了便于工程应用的、适合于各种材料和自增强程度的应力强度因子公式。     

双层厚壁圆筒过盈装配时的应力解析解

针对由两种力学性能不同的金属材料组成的双层厚壁圆筒推导出在过盈装配时的最佳设计应力解析解。探讨了内外径比、材料的屈服强度比值的影响特性。结果表明:最佳界面半径与内外径、外内层材料屈服强度比值有关。最佳界面压力只与内外径比、外层材料的屈服强度及外内层材料的屈服强度比值有关;与材料的弹性模量和泊松比无关,最佳界面压力随着和外层材料的屈服强度的增大而增长,增长的幅度同时也随值的增大而显著增大。最佳过盈量与内外径比、外层材料的屈服强度及外内层材料的屈服强度比值、界面半径、材料的弹性模量和泊松比有关。针对海洋核动力平台示范工程项目中使用的系泊头轴承的算例分析,计算出该双层组合厚壁圆筒的最佳界面半径为870mm、最佳界面压力为8.31MPa、最佳过盈量为0.4048mm。     

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。     

烧结机压料装置中轴压厚壁圆筒有限元分析

探讨了130m2烧结机压料装置中轴压厚壁圆筒的计算问题,提出了厚壁圆筒应按强度问题分析.利用ANSYS在载荷和内径不变的情况下对其进行有限元分析,从应力和位移两个角度综合讨论,得出应力分布不均匀使变形复杂,径向位移正负交加可使零件发生局部失稳,这两种情况均不利于零件的正常工作.得出壁厚为5mm圆筒最为合理这一结论.     

用统一强度理论和统一滑移线场理论求解某些塑性平面应变问题

采用俞茂宏统一强度理论和统一滑移线场理论分析了高压厚壁圆筒的极限载荷,得出了统一解形式,常用的Ｔｒｅｓｃａ、Ｍｉｓｅｓ、Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍ ｂ 和双剪强度理论解等均为特例,利用此解可以合理地得出不同材料的相应解,它既可以适用于拉压强度相等的材料,也可以适用于拉压强度不相等的材料,并且能充分发挥材料性能,从而减轻结构重量,取得多方面的效益。     

动载荷作用下区分厚壁圆筒和薄壁圆筒的一个准则

从厚壁圆筒弹性动应力解出发,给出了厚壁圆筒内外径处的环向应力的简化计算公式,并提出了在动载荷作用下区分厚壁圆筒和薄壁圆筒的一个准则,认为当K≤1.14时,可以将圆筒视作薄壁圆筒。     

金属板材成形应力统一解

为了弄清材料拉压强度不相等时板材成形问题的应力解答和最大截面缩减率,根据统一强度理论,对金属板材成形问题进行分析,得出考虑中间主切应力影响和材料拉压比影响的金属板材成形应力统一解,以及反映最大截面缩减率与拉压比和中间主切应力参与系数之间关系的统一解,给出韧性金属板材成形最大截面缩减率可能的取值域.分析过程中引入一个反映金属板材拉制和压制工艺的系数,将金属板材成形问题的拉制解和压制解统一起来.当材料拉压强度相同时,金属板材成形应力统一强度理论解退化为金属板材成形应力统一屈服准则解,金属板材成形应力的Mises解是金属板材成形应力统一屈服准则解的特例.     

具有圆孔的大薄板材料的统一极限解

采用俞茂宏统一强度对具有圆孔的大薄板材料进行了极限分析,得到了统一解形式,以往基于Ｔｒｅｓｃａ、Ｍｉｓｅｓ、双剪屈服准则以及Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ强度理论的极限解均为本文统一解的特例。