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。     

双层缩套厚壁筒自增强残余应力分析

基于ANSYS平台,使用APDL语言开发了双层缩套厚壁筒自增强残余应力求解参数化有限元接触模型。考虑缩套预应力的影响,基于理想弹塑性材料模型和Mises屈服准则,推导出了双层缩套厚壁筒自增强残余应力解析解,并将其有限元分析值和解析解进行了比较,有限元分析值与解析解在屈服区结果一致,而在弹性区略有差别,与已有的解析解相比,由于考虑了缩套初始预应力对自增强处理过程应力状态的影响,其残余应力有限元模型的仿真结果和解析解都具有更高的精度。     

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。     

厚壁圆筒形构件动态自增强的实验研究（二）——动态自增强条件

动态自增强反映了厚壁圆筒形构件疲劳特性的一个新概念。本文研究了动态自增强的条件,给出了判断厚壁圆筒形构件是否处于动态自增强状态的“动态自增强双参数状态图”;分析了材料的动态自增强能力,考察了径比对厚壁圆筒形构件动态自增强效果的影响。     

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。     

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。     

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。     

厚壁管自增强残余应力计算模型

基于对材料应变硬化行为的不同简化得到不同的自增强理论模型 ,如理想弹塑性模型、线性应变硬化模型、幂硬化模型以及这些简化的应变硬化模型的组合模型等。不同的模型适用于不同的应变硬化行为的材料。本文提出了一种无需对材料的应力应变行为进行简化 ,考虑材料应变硬化行为和包辛格效应的厚壁管自增强理论一般模型。由于包辛格效应系数是预应变的函数 ,本模型用参数来考虑这种影响。该模型模型中用到的计算参数通过对材料拉压曲线的拟合得到 ,理想弹塑性模型 ,线性强化模型以及幂硬化模型等都是本模型的特例。     

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。     

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   

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。     

基于应变硬化模型的复合自增强圆筒的应力分析

自增强是通过提高压力容器的残余应力来增强他们的承载能力和疲劳寿命。自增强复合圆筒可以承受比一个具有相同尺寸的单层圆筒更高的压力。引入了应变硬化模型,对自增强复合圆筒的残余应力进行了分析,并对其分布进行了预测。研究表明:复合圆筒内壁的切向残余应力和应力幅随着超应变度的增大而增大。缩套是提高压缩残余应力的一个非常有效的方法。     

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。     

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。     

超高压反应管残余应力测试研究

对某公司存放15年的超高压自增强反应管备管的残余应力进行了理论计算和试验测试,采用镗削法测定了自增强超高压反应管的残余应力值,根据M ises变形能量理论推导出残余应力的计算公式,计算出自增强处理后的超高压反应管的残余应力。     

90°厚壁弯管的应力分析与试验研究

应用ANSYS软件对受内压作用下的大型厚壁弯管进行了应力计算和分析,从而得到该弯管模型的应力分布规律,并结合相应的试验数据进行对比分析,验证了有限元分析结果的可靠性。     

超高压自增强反应管R401内壁 残余应力无损测量方法研究

在实验室内对自增强厚壁管的残余应力衰减规律进行了一系列模拟强化实验 ,在总结试验结果的基础上用单因素叠加理论得出工程实用的残余应力衰减率的计算式[1] 。该计算式虽然得到一个工程实例的验证 ,这是不够的 ,还应经足够数量的工程实例的检验。然而 ,对昂贵的反应管进行破损检验是不现实的 ,这必然要求找到一种能够对高压聚乙烯反应管内壁残余应力进行无损检测的有效方法。另外 ,反应器内壁残余应力的大小可作为反应器安全的一个重要指标来加以检验。因此 ,研究反应管内壁残余应力无损测量方法是十分必要的。到目前为止 ,国内还没有自增…     

超高压管式反应器端部结构应力场的数值模拟

基于大型通用有限元软件ANSYS,对发生疲劳断裂的超高压管式反应器的端部结构进行数值模拟,分析了其在过盈套合、自增强处理以及服役期间开停工循环载荷三种工况下的局部应力场.结果表明:三种工况下,端部结构在过盈套合边缘局部范围内均存在较高的轴向拉应力,且大于环向应力;局部轴向应力随套合过盈量和自增强压力的增加而增大;半径过盈量为0.05 mm时,开停工循环载荷下的局部轴向平均应力最大值可达86.71 MPa,轴向交变应力幅值最大值达到62.2 MPa,裂纹垂直于轴向扩展的推动力较大.模拟分析结果对端部结构失效破坏原因的分析及其设计改进有一定的指导意义.     

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。