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。     

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。     

组合式厚壁圆筒热装工艺研究

论述了组合式厚壁圆筒热装工艺理论,对组合式厚壁圆筒热装工艺进行了有限元分析.在此基础上,应用响应面方法,对组合式厚壁圆筒的热装工艺参数进行优化,得到适宜的加热温度和过盈量.     

预应力薄壁圆筒的力学特性研究

薄片在仅受弯矩作用下被弯曲成360°时,所得到的薄壁圆筒为受预应力的薄壁圆筒。在研究平面细长梁大扰度情况下通用表达式的基础上,对预应力薄壁圆筒的力学特性进行分析,通过建模,以及微分法、求导法计算与编程,得到预应力薄壁圆筒刚度特性曲线。最后通过试验验证了预应力薄壁圆筒理论刚度特性曲线的正确性。     

用模拟法加工薄壁圆筒螺纹

一、问题的提出 如图1所示薄壁圆筒是某产品的关键基础件之一。由于日前生产整体圆筒缺乏必要的技术手段,需要采取分段或薄壁圆筒用螺纹连接组装成整体圆筒,以满足产品结构要求。而薄壁圆筒螺纹对孔轴线的同轴度公差要求很严,壁厚薄,且筒体长,在加工过程中因同轴度误差夹持调整找正非常困难,虽然尝试了一些方法可以加工,但加工出的精确度不易保证。为此,对于基准孔轴线的零件,我们采用了分组模拟心轴轴线体现孔轴线,来加工薄壁圆筒螺纹,保证同轴度。经生产实践证明,满足产品质量要求,现对模拟孔轴线作一简单分析。     

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。     

正交各向异性外压薄壁圆筒临界失稳压力研究

针对正交各向异性与各向同性外压薄壁圆筒临界失稳压力差异,对不同卷板方式下正交各向异性外压薄壁圆筒临界失稳压力开展研究,给出了各向同性外压薄壁圆筒临界失稳压力与不同卷板方式下正交各向异性外压薄壁圆筒临界失稳压力,当失稳波数变化时,正交各向异性外压与各向同性外压薄壁圆筒临界失稳压力比发生突变,不同卷板方式下正交各向异性外压薄壁圆筒临界失稳压力有限元结果大于各向同性外压薄壁圆筒临界失稳压力有限元或标准结果,正交各向异性临界失稳压力解析解不适合第二种卷板方式。     

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。     

薄壁圆筒零件的加工工艺

针对薄壁圆筒零件在车削加工时容易产生振动及变形的问题,分析原因,并改进装夹方式,优化夹具。在此基础上,提出薄壁圆筒零件的加工工艺,提高加工效率和产品合格率,为企业节约成本。     

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。     

厚壁半球形液压缸的强度计算及其与圆筒形液压缸对比分析

半球形液压缸是缸梁一体式压力机的主要承力构件,它与传统的三梁四柱式液压机的圆筒形液压缸相比,结构上和受力状态都发生很大的改变,从而使承压能力有近一倍的提高。导出半球形液压缸强度计算公式,对于厚壁球壳,最薄弱区域是球的内壁,在该处有最大的经(纬)向拉应力与代数值最小(绝对值最大)的径向压应力。按照Tresca 强度准则或Mises强度准则均可算出数值相同的最大当量应力,强度计算公式表明该应力应小于或等于材料的许用应力。并将该式与圆筒形液压缸强度计算公式进行对比,在相同条件下(相同许用应力、相同内压及相同内半径),计算结果表明,半球形液压缸的壁厚要远小于圆筒形液压缸,减重效果明显。     

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。     

超高压容器和管道周向超声检测(一)

超高压容器和管道作为高风险设备应用于石化、水晶制造等行业中。超高压容器和管道的内外径之比通常小于0．6，很难用常规的横波技术对其进行周向超声检测。本文分析了周向超声检测的主要技术难点，从厚壁筒形件的声场结构、径向缺陷的回波特征、表面缺陷的灵敏度、缺陷定位、灵敏度调节等方面进行试验和研究，总结出厚壁筒形件周向超声检测的工艺方法和参数，并在超高压人造水晶釜和超高压聚乙烯输送管的现场检测中对工艺方法和参数进行了验证，证明其对径向缺陷有足够的灵敏度和可靠性。     

超高压容器和管道周向超声检测(二)

超高压容器和管道作为高风险设备应用于石化、水晶制造等行业中。超高压容器和管道的内外径之比通常小于0．6，很难用常规的横波技术对其进行周向超声检测。本文分析了周向超声检测的主要技术难点，从厚壁筒形件的声场结构、径向缺陷的回波特征、表面缺陷的灵敏度、缺陷定位、灵敏度调节等方面进行试验和研究，总结出厚壁筒形件周向超声检测的工艺方法和参数，并在超高压人造水晶釜和超高压聚乙烯输送管的现场检测中对工艺方法和参数进行了验证，证明其对径向缺陷有足够的灵敏度和可靠性。     

The sensitivity of the creep rupture of a pressurized cylinder to variations in the multiaxial rupture surface

The sensitivity of creep rupture life to variations in the multiaxial creep rupture surface is investigated for a long, thick-walled, internally pressurized circular cylinder. The cylinder is initially undamaged and accumulates damage at a rate dependent on both maximum principal stress and equivalent stress. It is shown that failure can initiate at the inner or outer radius, or at an intermediate radius, depending on the parameters in the creep and damage laws, and that the ratio of rupture time to initial failure time depends strongly on these parameters. The results are compared with estimates based on the mean diameter formula and in almost all cases a longer rupture life is predicted.     

循环热-机械双轴载荷下薄壁圆筒的热棘轮极限

热棘轮失效是薄壁圆筒的主要失效模式之一,现有ASME锅炉及压力容器规范和EN13445等设计标准主要考虑环向应力,而未考虑轴向应力条件,使得设计结果可能偏于不安全。针对循环热-机械双轴载荷下薄壁圆筒热棘轮设计理论的不足,采用非循环分析方法系统研究双轴应力状态下薄壁圆筒热棘轮极限的解析解,重点考虑轴向压缩应力对循环温度梯度和稳定内压组合载荷下薄壁圆筒热棘轮极限的影响,并提出相应的设计方法,并采用有限元法对理论结果进行验证。结果表明,循环热-机械载荷下轴向压缩应力会显著降低薄壁圆筒的热棘轮极限,且理论解与有限元分析结果吻合良好,这说明此方法可用于循环热-机械双轴载荷及类似工况下薄壁圆筒的热棘轮设计限,具有良好的工程价值。     

基于动网格的液压缸双向流固耦合分析

针对液压缸偏载引起的结构磨损及液压油泄漏等问题,基于动网格方法,开展了偏载工况下液压缸的双向流固耦合分析。研究表明：在自锁半径内,随偏载量增大,柱塞与导向套间的侧推力、柱塞最大侧倾位移和导向套应力均增大,偏载量超过自锁半径时,三者都有所减小,但均比稳态分析结果大,表明液压油对柱塞侧倾有“加剧”作用。因此,在液压缸偏载分析设计中,建议采用流固耦合方法,或适当增大稳态分析结果的安全系数。     

一种低速重载单作用液压缸

过大的径向力是影响液压缸使用寿命的重要因素。该文介绍了一种低速重载液压缸，该液压缸采用辅助支承以及将活塞杆受推杆作用的作用点移至活塞与端盖上的导向套之间，能够极大地减小活塞与活塞杆所受的径向力，从而避免导向套磨损严重、拉缸、密封损坏、内泄大、端盖处有外泄等故障的发生，提高了液压缸的使用寿命。     

Transient thermal stress analysis of thick-walled cylinders

The study of thermal stresses on pressure vessels has a great significance from the theoretical and practical point of view due to their importance in many applications. This paper presents a complete analysis of thermal stresses within a thick-walled cylinder under dynamic internal temperature gradient. A complete evaluation of temperature and stress distributions, in a non-steady state, is obtained using a numerical model. In this model the temperature of the inside surface of the thick-walled cylinder is considered to change according to certain boundary conditions. The harmonic and periodic loading conditions are also studied.     

Failure mechanism for metal cylinder under explosive loading

This paper presents the numerical study of dynamic fracture for metal cylinder under internal explosive loading. Also, the effects of fracture models and groove designs on fracture behavior are investigated. For the dynamic hardening behavior, the Lim-Huh model including the thermal softening effect is adopted [1, 2]. Also, the Lou-Huh fracture model considering the strain rate dependency is used for fracture prediction [3]. The tensile fracture occurs first at the outer surface, and the shear fracture is observed near the inner surface. In addition, finite element analyses are performed to study the effect of various groove designs on dynamic fracture; single U-groove and V-groove at the outer surface. The tensile and shear fracture lines are predicted near the groove tip and inner surface, respectively. It is concluded that the stress triaxiality parameter is one of the critical factors in the dynamic fracture prediction of the metal cylinder.