厚壁筒受正弦分布压力之解及圆筒无限长时的极限

对厚壁圆筒在柱面上受正弦分布压力的情况,给出了解析解。应用一个新的应力函数,解决轴对称问题。同时,给出了压力沿轴向不变时的极限,导出了厚壁圆筒著名的Lame解答。     

厚壁圆筒自增强压力的优化分析

采用考虑材料应变强化效应和包辛格效应的双线性材料模型,建立了厚壁圆筒自增强理论模型。基于工作时的等效应力及周向应力,提出了最佳自增强压力的评定方法并给出了理论求解过程。采用有限元软件对自增强厚壁圆筒涉及的三个加载过程进行模拟分析,模拟结果与理论计算结果相吻合。由模拟结果得到了厚壁圆筒工作时的最大等效应力和最大周向应力与自增强压力的关系曲线,并采用直接加权组合法进行优化,得到了最佳自增强压力。研究结果为厚壁圆筒最佳自增强压力的求解提供了新思路,具有一定的工程意义。     

测定厚壁圆筒弹性失效压力的液压方法

基于厚壁圆筒的弹性失效准则所确定的圆筒的弹性失效压力与材料的屈服极限的关系，设计了一套测定厚壁圆筒弹性失效压力的液压系统，并测得了一组实验数据。通过对该实验数据的分析得到了圆筒的弹性失效压力。由于该实验值与理论值误差较小，表明了该方法具有较好的可靠性。     

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。     

厚壁圆筒安定问题的统一解析解

采用双剪统一强度准则对理想弹塑性材料的厚壁圆筒进行安定性分析,得出了厚壁圆筒加载应力、残余应力及安定极限压力的统一解析解。所得的解不仅能包含以往基于Tresca准则、Mohr—Coulomb准则和广义双剪准则的结果,而且给出一系列新的结果。这些结果能考虑材料的拉压强度差效应及中间主应力效应,因而适应于多种材料。最后,利用所得的解研究了材料的中间主应力效应和拉压强度差效应对厚壁圆筒安定极限压力的影响。结果表明：当考虑材料的拉压强度差效应及中间主应力效应时,厚壁圆筒安定极限压力将明显提高。     

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.     

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。     

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。     

高压厚壁圆筒的动态承载能力

本文基于对厚壁圆筒形构件动态自增强的研究成果，提出了高压厚壁圆筒的屈服点疲劳设计准则，确定了高压厚壁圆筒的动态承载能力，分析比较了按不同静态强度设计准则设计的高压厚壁圆筒的动态强度，指出了高压厚壁圆筒的动态承载极限。     

基于有限元方法的厚壁圆筒在热力耦合作用下的强度分析

针对在热力耦合复杂工况条件下厚壁圆筒自增强压力及最大工作载荷传统理论解计算困难,提出采用有限元技术及最优化方法,建立了最佳自增强压力及最大工作载荷优化模型,在不考虑温度载荷下,数值解与理论解误差仅为0.24%,从而验证了数值模型的可靠性,同时对圆筒在不同受热方式下的结构承载特性进行了定量分析,并给出了在内加热条件下圆筒的最佳自增强压力和最大工作载荷.     

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。     

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。     

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。     

关于厚壁圆筒自增强容器的理论研究

基于第四强度理论的观点，推导出了确定厚壁圆筒自增强处理时最佳弹塑性界面半径的计算公式；并进一步推导出了经过自增强处理的压力容器的最大允许工作内压的公式，最后为工程实际提出了自增强厚壁圆筒最大工作压力的控制条件。其理论及公式具有一定的理论与实用价值。     

一种新型安全联轴器——液压安全联轴器的研究

液压安全联轴器是八十年代初瑞典的专利产品。本文运用短薄壁圆筒弯曲理论和厚壁圆筒公式，计算了联轴器消除各套筒间隙所需压力，并将理论值与实测值对比，其相对误差在３％～１５％范围内，验证了所用理论公式的正确性，在此基础上，本文得出具有实用价值的压力———转矩关系曲线图。     

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。     

机械传动装置的过盈配合

过盈配合可用于齿轮和滑轮之类的组合传动零件,但当元件数目增加时,分析这些组合件应力的工作很复杂。本文介绍了求受内外压力厚壁筒应力的方法。以此为基础,介绍了不等圆长圆筒和旋转圆筒的应力分析方法。对于元件过盈配合传动装置,用矩阵来求解主应力可使计算简化。     

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.     

厚壁圆筒在内压和轴向力复合载荷作用下的极限载荷

基于理想弹塑性材料假设和Von—Mises屈服准则,考虑厚壁圆筒三向应力分布的不均匀性以及圆筒的几何特性,推导给出了厚壁圆筒在内压和轴向力共同作用下的极限载荷表达式。文中的理论解与前人的解比较结果表明,文中的解比现有解精确,用于薄壁圆筒时,其解与现有的薄壁解一致。