自增强容器最佳超应变数值分析

高压和超高压容器的失效形式可能为静强度失效和疲劳开裂失效 ,分别从静强度和疲劳强度 2方面对自增强容器的最佳超应变进行分析。以ri=2 1mm ,K =2 2 6 2的 4 3CrNi2MoVA厚壁圆筒为例 ,根据材质的实际本构关系 ,用弹塑性有限元方法分别求得了对应最高静强度和最长疲劳寿命时所需要的超应变度。对静强度 ,计算结果明显高于视材料为理想弹塑性的解析解所求结果。对于疲劳强度 ,10 0 %的超应变度将获得最长疲劳寿命 , ≥ 6 0 %时基本可达到理想自增强效果     

自增强设备最佳超应变度研究

基于疲劳强度理论,引入等效相当应力幅参量,对高压与超高压设备自增强处理时的最佳超应变度进行了理论分析与有限元计算.最佳的超应变度应使设备内表面有最低且内外壁面尽可能接近的等效相当应力幅,此时设备将有最长的疲劳寿命.     

压裂泵液力端阀箱超高压力自增强技术研究

超高压自增强技术是一种延长压裂泵液力端阀箱使用寿命的工艺技术。针对现有超高压自增强工艺技术进行了分析,确认了按照现有工艺进行超高压自增强后液力端阀箱内腔关键位置的应力集中程度得到了显著改善,从而有效延长了压裂泵液力端的疲劳寿命。根据仿真分析对现有工艺进行了优化,提出了进行超高压自增强过程中应注意的一些问题。     

自增强管残余应力在交变内压作用下松弛规律的实验研究

通过实验研究得出自增强管残余应力在交管内压作用下松弛规律的经验公式。在日本引进的疲劳试验机上模拟大庆石化总厂超高压聚乙烯反应器压力波动的实际工况，并采用沿内圆周逐层镗削法来测定自增强管残余应力值。根据实验测得数据，通过曲线拟得出的经验公式为σ=523.533-160.4771/e^N/1000，此公式最大误差为3．1％，衰减率为26．11％。由经验公式可知，残余应力在最初的循环次数下衰减很快，以后逐渐趋于稳定，并且残余应力不可能完全松弛掉。因此通过该公式可以预测自增强管残余应力在使用寿命期间的衰减情况，并为大庆石化总厂超高压聚乙烯反应器的安全评定提供依据。     

自增强厚壁筒残余应力松驰的研究

通过试验,分析了自增强厚壁筒内外壁残余应变与交变应力循环次数的变化关系和应力松驰的影响因素,最后给出了计算残余应力的方法。     

自增强容器的残余应力计算

自增强容器的设计计算一般都是把材料当作理想弹塑性材料，忽视材料的应变硬化及鲍辛格效应，但自增强容器所用的高强度钢，实际上是存在着应变硬化与鲍辛格效应特性的。这样，理论计算与实际情况往往存在着较大的误差。本文针对高强钢３０ＳｉＭｎＭｏＶＡ所存在应变硬化及鲍辛格效应的情况，应用小变形全量理论，推导出残余应力计算式，并应用这些式子进行超应变度的优化设计，分别按单目标优化与多目标优化建立数学模型，求解最佳     

内壁带缺口的设备自增强最佳超应变研究

应用等疲劳强度自增强理论，以内壁面有Ｖ形缺口的厚壁筒为例，对其最佳自增强压力及最佳超应变进行了研究。对经自增强处理与未经自增强处理的内壁带Ｖ形缺口的厚壁筒进行了超高内压疲劳试验。结果表明，经自增强处理者其疲劳开裂寿命可提高８倍。     

自增强残余应力计算模型的研究

针对当前自增强设备设计中所依据的理想弹塑性模型误差较大的情况 ,从材料实际拉压性能出发 ,构建自增强残余应力计算模型。分析了超应变度、Bauschinger效应和材料强化对自增强压力和反向屈服的影响 ,得到了基于材料双线性理论模型的自增强残余应力、临界径比、自增强压力和Bauschinger效应系数计算式 ;通过材料性能试验、自增强处理试验和残余应力检测 ,对比分析了基于双线性理论模型和弹塑性理论模型的自增强残余应力计算式的精度。结果表明 ,双线性模型的计算精度比理想弹塑性模型高 2倍以上 ,其最大计算误差仅为 7 5 7%。     

温度场中自增强残余应力衰减的试验研究

根据大庆石油化工总厂实际使用超高压聚乙烯管式反应器的操作条件,用试验模拟的方法,对自增强厚壁圆筒残余应力的衰减规律进行了研究,对在役反应器的残余应力衰减程度作出了初步评价。     

超高压容器自增强残余应力计算

在对超高压聚乙烯反应器用钢AISI 4 340H进行详细力学行为试验研究的基础上 ,提出了新的双向幂函数残余应力计算模型。经与实际残余应力试验结果相比较 ,较其他计算模型有更高的准确性 ,适用于实际工程中自增强残余应力的计算。     

自增强管残余应力在温度场中的松驰规律及其计算

介绍自增强管残余应力在温度场中松驰的原因和机理，并以金属材料的蠕变理论为基础，推导出自增强管残余应力在温度场中松驰的计算公式。     

含裂纹自增强厚壁圆筒残余应力研究

针对裂纹对厚壁筒自增强处理效果影响的问题,采用有限元软件分析了2种径比不同裂纹的厚壁筒自增强处理后的残余应力分布规律,并通过节点位移外推法计算了裂纹尖端处的应力强度因子。研究结果表明,不同径比时自增强压力的变化决定了含裂纹厚壁筒在裂纹尖端残余压应力的分布,以及裂纹尖端应力强度因子的变化率;尖端前缘自由表面存在残余压应力区域,促进了裂纹的闭合;随着自增强压力的增大及裂纹长度的减小,扩大了裂纹尖端沿裂纹扩展方向的残余压应力区域范围。     

基于混合硬化模型的超高压泵头体自增强研究

超高压泵头体自增强分析需要准确描述材料的硬化行为和包辛格效应。在推导出混合硬化弹塑性本构关系的基础上,将开发的子程序UMAT应用于某型超高压泵头体的液压自增强弹塑性有限元分析中。提出了以节点塑性应变增量的变化情况来判断自增强残余应力是否导致反向屈服的方法。通过分析自增强压力与自增强泵头体工作时最大等效应力的关系,得出该型泵头体的最佳自增强压力。泵头体最佳自增强压力的确定应以自增强残余应力不发生反向屈服为前提,以最大工作内压作用下等效应力峰值最小为原则。研究结果表明,经过最佳自增强压力处理的泵头体在工作压力作用下,内腔最大等效应力明显下降,应力分布更加均匀。     

爆轰自增强残余应力的实验测试

以内外径为42mmx95mm的43CrNi2MoVA钢厚壁圆筒为研究对象，实验测试了爆轰自增强处理后所形成的残余应力。首先用Hopkinson拉（压）杆装置测得该材料在高应变速率下的动态力学性能；利用锰铜压力计测得沿移爆轰时界面压力随时间的变化曲线；随后用DYNA3D非线性动力分析程序计算了爆轰载荷作用下圆筒的弹塑性界面半径；最后用Sachs的内层逐次剥层法测量了自增强处理后在器壁上所形成的残余应力。测试结果表明，当超应变度约为70％时内壁面的周向残余压应力可达500MPa，与静液压法自增强在同样超应变度情况下的残余应力（有限元计算值）相差约6％，两种自增强方法在器壁内部的残余应力分布规律有所不同。     

超高压容器自增强损伤模型的分析

鉴于材料损伤增韧的机理,应用损伤力学的理论观点,引入损伤变量、有效应力概念,把损伤因素引入超高压容器自增强理论中,建立了超高压容器自增强损伤理论模型;利用试验数据将理想弹塑性模型、双线性模型、自增强损伤模型的残余应力计算精度进行了对比。结果表明,自增强损伤模型的精度提高了多倍,最大误差仅为-2.13%。     

自增强筒残余应力松驰及无损检测

本文应用双线性强化模型计算了自增强筒的应力分布及残余应力松驰,推荐了该残余应力松驰的无损检测方法,并通过试验验证了其正确性。     

LDPE超高压管式反应器自增强弹塑性界面半径分析

为确定LDPE超高压管式反应器自增强处理的弹塑性界面半径，用几种理论方法计算了最佳弹塑性界面半径，并利用残余应力试验方法进行了证明。试验结果表明，残余应力曲线在弹塑性半径附近出现拐点，与理论结果相符合，为该类型反应器的研究奠定了良好的基础。     

自增强残余应力测试数据处理方法探讨

分析自增强反应管中残余应力测量数据时发现，数据处理方法不同，其得到的残余应力数值亦不同，从而对疲劳寿命计算产生很大影响。笔者认为，采用四次方程的最小二乘法回归为宜，而初始残余应力则以实测确定最好。