扁平绕带容器轴向与环向强度试验研究

扁平绕带容器是我国首创的具有良好发展前景的一种高压容器。本文进行了扁平绕带容器轴向强度试验研究，根据钢带层间摩擦力，导出了与实测值相当吻合，计算简便，易于工程应用的轴向，环向爆破压力计算公式。并从理论上阐明了现有几种环向爆破压力公式之间的内在联系，为实现轴向，环向等强度设计提供了理论依据。     

外压容器设计的公式法及其应用

以外压容器失稳的临界压力公式为基础,得到了外压容器设计的公式法,可用于长、短圆筒弹性失稳的稳定性设计与校核：并对公式的应用条件与适用范围进行了详细分析,给出了弹性失稳条件下厚径比δ／Di与设计外压P应满足的条件。在满足弹性失稳的条件时,公式法的计算结果与图算法的结果相差较小,满足工程设计要求。     

内压圆筒厚度计算公式分析讨论

GB 150—2011中采用的是弹性失效准则,规定对设计压力p≤0.4[σ]t的内压圆筒厚度按中径公式进行设计。JB 4732—1995中规定对设计压力p≤0.4[σ]t的内压圆筒厚度按中径公式进行设计,设计压力p>0.4[σ]t时按Tresca全屈服压力进行设计。比较研究表明:基于弹性失效准则时,中径公式算出的厚度最薄;基于塑性失效准则时,中径公式算出的厚度最厚;当径比较小时,按Tresca全屈服压力和中径公式算出的内压圆筒厚度相差很小,在工程设计中,可以统一采用Tresca全屈服压力计算内压圆筒壁厚。     

升压速率对正拱普通型爆破片爆破压力的影响规律及机理研究

爆破片在设定的爆破压力下迅速动作、及时泄放压力是确保承压设备能够安全运行的关键。影响爆破压力大小的因素很多,其中介质的升压速率直接影响爆破压力的精确度。在0～300 MPa/s范围内测试了升压速率对正拱普通型爆破片爆破压力的影响,发现在较低的升压速率范围内,随着升压速率的提高,爆破压力首先发生一定程度的振荡(有的逐渐降低,有的先升高再降低),当升压速率继续升高达到某个范围(拐点)时,又逐渐呈上升状态,上升到某个数值后,趋于稳定。基于试验结果,建立爆破片升压速率与应变速率的关系,提出考虑升压速率影响的爆破压力工程估算方法;对不同应变速率的拉伸试样及爆破片进行金相分析和断口形貌分析,揭示不同升压速率下的材料行为对爆破压力的影响机理：低升压速率情况下,升压速率对材料延伸率及应变硬化的影响是爆破压力波动的主要原因;高升压速率下抗拉强度的改变、动载冲击及应力波是爆破压力提高的主要原因。     

压力容器应力场数值模拟及边缘应力初探

利用三维扫描仪对压力容器进行扫描,从而比较精确的建立模型,再利用ANSYS软件得到椭球壳与圆柱壳体的连接处的边缘应力的分布曲线和碟形壳与圆柱壳体的连接处的应力分布曲线,重点解决了压力容器边缘应力的计算问题,对设计压力容器时的安全性提供了重要的资料。     

锥台形壳体液压胀形过程的数值模拟

等边双圆锥台壳体具有形状简单、容易制作的优点,常用于小直径球形容器的无模成形。但在成形过程中,壳体赤道环焊缝处极易向内收缩,从而引发该处的失稳起皱,严重影响了球形容器的质量。针对这一问题,用刚塑性有限元对壳体在内压作用下的胀形过程进行了数值模拟,在此基础上,对锥台形壳体的初始形状进行了改进,以限制赤道环焊缝处向内的收缩。数值模拟结果表明,改进后的初始壳体既具有形状简单的优点,又能避免赤道处的起皱,且能获得圆度较好的球形容器,而这是等边双圆锥台壳体自由胀形所无法实现的。     

准等强度原则下压力容器不连续区的优化设计

提出一种压力容器不连续区基于分析设计的准等强度设计原则。以高压球壳接管整体补强锻件为例,建立准等强度原则下的优化数学模型,利用有限元程序ANSYS提供的参数化设计语言APDL及优化模块OPT,进行优化计算,实现压力容器不连续区分析设计意义上的结构优化设计。     

铝合金球壳液压胀形试验研究

研究了板厚1.5mm的3A21O铝合金板材和焊接接头的塑性成形能力,进行了铝合金球壳的整体液压胀形实验。实验结果表明:在保证焊接质量的前提下,铝合金球壳的胀形过程能够顺利进行。分析了壳体胀形过程中的变形和应力分布规律,从理论上给出了球壳的胀形屈服应力和开裂应力,最后采用动态显式有限元分析软件LS-DYNA给出了壳体的壁厚分布。     

基于应变强化技术的低温储罐轻量化设计

随着低温液化气体的日益广泛应用,深冷容器的需求量不断增加。在保证安全的前提下,实现深冷容器的轻量化,对于降低制造成本具有重要意义。采用室温应变强化技术可以提高奥氏体不锈钢的屈服强度,显著减薄奥氏体不锈钢制深冷容器的壁厚,减轻重量。试验测定了304不锈钢应变强化效应,并采用常规设计、分析设计和极限分析三种不同的方法,对相同设计参数的304不锈钢制低温储罐内筒进行强度设计,发现应变强化后材料的屈服强度显著提高。若考虑应变强化,按常规设计内筒柱壳厚度可降低50％,按分析设计可降低45％,而按极限分析,承载能力可提高139％。     

变薄拉深中回弹分析与实验研究

生产实验发现，实际变薄拉深产品尺寸与模具设计（制造）尺寸之间存在较大的壁厚方向差异，实际产品内径比凸模工作直径小，外径比凹模工作直径大。产生差异的原因是回弹，将回弹分解为厚向回弹和周向回弹，定性地解释了所出现的问题。通过有限元模拟方法和实验方法对回弹进行了定量研究，并给出了回弹补偿公式，为模具工作部分尺寸设计提供了依据，从而使变薄拉深产品尺寸精度和模具寿命得到了提高。     

20钢高压管脆断分析

采用金相显微镜和透射电镜显微分析、力学性能试验与有限元分析等方法，系统分析合成氨系统使用的20钢高压管发生脆断的原因。认为发生脆断的主要原因是由于钢中氮等元素在管道冷加工后形成Cottrell气团，从而产牛应变时效所致。建议20钢等低碳钢应严格控制其中氮等元素含量，控制管道弯制等成型的温度，避免发生冷加工现象，对必需的冷加工应进行应变时效试验，这样才能避免20钢等高压管道脆断的发生。     

双电层对润滑薄膜厚度与压力的影响

利用修正的Reynolds方程对在不同金属-陶瓷（Fe和Cu及陶瓷材料Al2O3,SiN4、ZrO2和SiO2）水润滑中的双电层的影响进行了分析。通过数值计算,分别对流体润滑、弹流润滑的线、点接触的情况做了计算。计算结果表明:在膜厚较薄（几十纳米）时,双电层电势对润滑膜的厚度有较明显的影响,使最小膜厚明显增加,随着膜厚的增加这种影响将迅速减弱。而双电层的存在对润滑膜的压力分布影响不大。     

焊接压力容器的大型试验及评定准则的研究

采用宽板试验和带缺陷容器的爆破试验研究了加载中的屈服流动机制和断裂参量的变化。示出并解释了在宽板和容器上应力、应变和裂纹张开位移之间的关系。为了研究评定准则,对有关试验结果按照国际焊接学会文献Doc-741应用COD设计曲线进行了评定,此时采用了三点弯曲COD试验的数值。结论为应把缺陷直接与构件整体性能相联系,该整体性能可采用总体强度和总体韧度指标。     

压力容器断裂韧度要求的预测

在弹塑性断裂双参数分析方法的基础上，导出了预测压力容器等重要工程结构断裂韧度ＣＴＯＤ要求的理论表达式。只要在实际结构服役条件下，材料断裂韧度高于该表达式要求的韧度值，就可防止结构的弹塑性断裂失效。同时，在该表达式中考虑了应力集中及焊接残余应力的影响，并表明断裂韧度要求随作用应力及板厚的增加而增加。最后给出了两个实例，以考核该理论表达式的实用性。     

双金属复合管液压成形压力的计算

根据基本假设，建立双金属复合管的材料模型及力学模型。采用弹塑性理论，分析双金属复合管液压成形过程中内管及外管的应力应变状态。利用变形协调条件，得出液压力Pi与复合管内外管之间残余接触压力Pe^*的计算公式，给出液压成型压力的最大值与最小值，并通过试验验证理论公式的准确性。双金属复合管复合成形时要想获得残余接触压力，外层管材料屈服强度必须大于内层管材料屈服强度或强化后的应力值。     

管内汽液两相流动摩擦阻力的试验研究

本文报道了在高压加热水回路中水平直管内蒸汽-水两相摩擦阻力系数在试验段加热和不加热两种条件下进行的试验研究。检验作者以前所提出、现已作为我国电站锅炉水力计算方法的阻力计算式。结果表明这种计算方法与国外一些计算方法相比,计算精度高,方法简便。     

Measure dimension of rotating large hot steel shell using pulse laser on PRRR robot

During the industrial forging or rolling of hot steel shells, the raw material utilization ratio is very low because of the absence of precise on-line measurement instrument for the forging dimensions. In order to reduce the waste and increase the productivity, the pulse laser measuring instrument with dual PRRR mechanism has been developed in this study. The adjusting algorithm of rotary table based on the dual PRRR mechanism has been presented, which ensures that the scanning plane is perpendicular to the axis of cylinder shell. So the circle fitting can be adopted and the robust and accurate dimensions can be obtained rapidly by the present data-processing method. The measurement error of cold cylinder shell’s diameter is less than 3 mm. The measuring results of hot steel shells are also very accurate. The present system has been used in the rolling production of large hot steel shells, which enhances the raw material utilization ratio during the rolling.     

关于水轮机压力管道经济直径的确定

本文对目前所采用的各种经济管径的计算公式进行了分析,阐明了诸法尚欠完善。从本轮机的工作特点与具体情况出发,提出了一种确定经济管径的新公式,其特点为：（1）提出了综合参数“λ”与水头函数H（D）的概念,从而将复杂的水锤现象作为一个影响因素予以考虑。（2）水力损失的计算较准确,能够反映出直径的变化对摩阻系数的影响。（3）不需要再进行包括水锤计算校核在内的技术经济比较,确定经济管径的步骤简便,对于中小型水电站的设计尤为适合。可供制定有关设计规范时参考。     

Statistical analysis of repeatability in laser percussion drilling

This study investigates the effect of six parameters in the repeatability of drilled holes in laser percussion drilling process by means of statistical techniques. Peak power, pulse width, pulse frequency, number of pulses, gas pressure and focal plane position were considered as independent process parameters. Experiments were designed with the aim of reducing the number of required experiments. The response surface method was used to develop the models for required responses. The significant factors in the process were selected based on the analysis of the variance (ANOVA). The experiments were conducted in mild steel sheet with a thickness of 2 mm. Each experiment was repeated 35 times in order to investigate the repeatability of the process. The equivalent entrance diameter, percentage of standard deviation of entrance diameter (%STD Eq Dia), circularity (ratio of minimum to maximum Feret’s diameter) and its standard deviation (STD circularity) were selected as process characteristics. The %STD Eq Dia and STD circularity, respectively, show the repeatability of equivalent diameter and circularity in the process. The results show that the process of drilling smaller hole diameters is more repeatable than drilling larger holes. Pulse width, gas pressure, focal plane position, peak power and number of pulses, respectively, have significant effect on the repeatability of hole diameter and circularity. Pulse frequency has no significant effect on the repeatability of the process.     

火箭增压管路反拱形破裂膜片仿真分析及试验研究

破裂膜片(其他行业又称“爆破片”)广泛应用于航天领域液体形号中的自生增压管路。反拱带槽形破裂膜片一般采用不锈钢材料,打开方式为结构失稳,在失稳的过程材料破坏打开。针对不锈钢反拱带槽形破裂膜片,采用ABAQUS软件的非线性稳定性分析方法进行了破裂膜片仿真分析;同时,开展了实物产品的加工及试验工作。结果显示,非线性稳定性仿真的方法得到的打开压力与试验结果误差在5%以内,具有一定的工程应用价值。