单层与多层球形容器爆破压力的概率分布

为了建立压力容器可靠性设计方法,基于59组实测数据,应用数理统计理论与方法,定量分析了材料屈强比范围为0.336 2~0.847 5与径比范围为1.053~1.257的单层与多层球形容器爆破压力的概率分布.结表明,在显著度为0.05时,其爆破压力的实测值与中径公式计算值之比,是基本符合正态分布的随机变量;在双侧置信度为98%时,该随机变量的均值为1.001 3~1.049 7,标准差为0.068 95~0.095 95;在可靠度为99.98%时,爆破压力的实测值与中径公式计算值与之比为0.644 5~1.358 1.     

基于三参数双τ~2强度理论的厚壁圆筒极限压力分析

为了得到均布载荷作用下拉压同性材料与拉压异性材料厚壁圆筒弹塑性分析全过程的统一解析解,采用三参数双τ~2强度理论对厚壁圆筒进行弹塑性应力分析.通过引用三参数双τ~2强度理论中的极限应力比α与β对拉压同性材料和拉压异性材料进行了统一分析,分别得到了弹性极限压力、弹塑性极限压力以及弹塑性区应力与材料的极限应力比和弹塑性半径的关系式.结果表明,不仅材料的极限应力σt、极限应力比α和β对厚壁圆筒的极限承载能力有影响,而且厚壁圆筒的内、外半径亦与厚壁圆筒的极限压力有关.     

钢制单层球形容器爆破压力的计算

运用数理统计的假设检验理论,建立了有关因素对容器爆破压力计算公式精度影响的评价方法. 基于52组钢制薄壁单层球形容器爆破压力实测数据,分析了材料屈强比对中径公式与福贝尔（Faupel）公式精度的影响. 研究表明:对于材料屈强比为0.336 2~0.618 9且径比为1.109~1.257的单层球形容器,屈强比的变化对中径公式的精度没有显著影响;中径公式的集中度显著高于福贝尔公式. 将屈强比范围调整为0.449 8~0.618 9且径比范围调整为1.114~1.257时,福贝尔公式的精度得到显著提高,且集中度显著高于中径公式.     

厚壁圆筒极限压力分析的统一解

用统一强度理论对厚壁圆筒进行弹塑性分析，将由各种强度理论得出的弹性极限内压力、塑性极限内压力、弹塑性区的应力以及内压力与塑性半径之间的关系公式用统一解的形式表示。     

标准椭圆封头对薄壁内压圆筒承载能力的影响

试验研究表明:与圆筒等厚的标准椭圆封头,可提高钢制薄壁内压短圆筒的承载能力;得到确定0Cr13不锈钢制薄擘内压短圆筒屈服压力和爆破压力的经验公式,以及区分内压长、短圆筒的临界长度计算公式.采用0Cr18Ni9Ti不锈钢制薄壁内压圆筒的爆破压力试验数据验证了文中公式的有效性和合理性.     

机械自紧加载解研究

为了计算机械自紧厚壁圆筒在加载阶段的应力应变,利用空间轴对称问题的基本方程及合理的假设,对具有理想弹塑性材料模型的厚壁圆筒加载过程进行了弹塑性分析,对加载阶段的冲头进行了弹性分析.利用机械自紧加载过程中的边界条件和连续性条件,推导出了塑性半径的计算公式以及厚壁圆筒和冲头在加载过程中的应力应变.为了验证公式的正确性,对10种不同过盈量的机械自紧过程进行了数值模拟,将塑性半径的理论值与数值模拟的结果进行比较,发现理论计算结果与数值模拟的结果非常接近.     

基于显式有限元分析的X80钢压力容器爆破压力研究

针对传统经验公式用于圆筒形压力容器爆破压力计算时误差较大,且不同拉伸试样的力学性能差异对计算结果存在影响的问题,采用显式非线性有限元法,模拟了不同力学性能参数下圆筒形压力容器的爆破压力,并与实验爆破压力进行了对比分析.在此基础上给出了圆筒形压力容器爆破压力计算的修正经验公式,并利用不同型号压力容器的实测数据对其进行了验证.验证结果表明:用于某型号X80钢制圆筒形压力容器爆破压力计算时,该修正经验公式采用棒状标准试样的抗拉强度最大误差均不超过5%;对其它不同钢材和型号的压力容器爆破压力计算时,该修正经验公式最大误差不超过10%,并且误差偏于保守,这说明该公式同时满足精度和安全性的要求,可进行工程推广.     

拉压屈服强度不同材料厚壁圆筒的自增强研究

本文运用莫尔屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料的厚壁圆筒进行了自增强分析,得到了依赖于材料拉压比的厚壁圆筒弹性与塑性区中的应力分布,残余应力分布及合成应力分布。分析结果表明,材料拉压屈服强度的不同对结构的自增强有一定的影响。考虑到材料具有拉压强度不同的观点,本文的分析结果具有一般性。     

标准椭圆封头对薄壁内压圆筒承载能力的影响

试验研究表明：与圆筒等厚的标准椭圆封头,可提高钢制薄壁内压短圆筒的承载能力;得到确定0Cr13不锈钢制薄壁内压短圆筒屈服压力和爆破压力的经验公式,以及区分内压长、短圆筒的临界长度计算公式．采用0Cr18Ni9Ti不锈钢制薄壁内压圆筒的爆破压力试验数据验证了文中公式的有效性和合理性．     

考虑尺寸效应的厚壁圆筒统一塑性极限解

为了扩大传统厚壁圆筒塑性极限理论的应用范围,基于俞茂宏统一屈服准则和应变梯度塑性理论,对由拉压强度相等的线性硬化材料组成的受内压厚壁圆筒进行塑性极限分析,得到考虑尺寸效应的厚壁圆筒统一塑性极限解.该统一解可以适用于各种拉压强度相等的材料,现有相应的传统解均为它的特例.利用得到的统一解,分析圆筒塑性极限荷载的尺寸效应.结果表明,当厚壁圆筒的特征尺寸为μm量级时,塑性极限荷载有显著的尺寸效应.研究厚壁圆筒塑性极限荷载和材料硬化程度的关系,发现塑性极限荷载随着材料的硬化程度增加而增大.     

岩石试样围压下直接拉伸试验

圆盘试样巴西劈裂是在拉压应力联合作用下破裂的,Griffith准则认为压应力小于3倍抗拉强度则对岩石拉伸破坏没有影响,这些问题都需要直接的试验验证.在50 mm×100mm试样两端粘结80 mm的拉头,置入液压缸中施加围压,拉头承受轴向载荷引起岩样拉伸;同时利用伺服试验机对拉头施加轴向压缩载荷,平衡其承受的部分拉伸载荷.通过改变轴向压缩载荷的数值,就可以得到不同围压下岩样的拉伸强度.尽管试验结果具有相当的离散性,但完全可以确认岩样拉伸强度随围压增大而减小,巴西劈裂强度低于岩石单向拉伸强度.岩石在压拉应力作用下发生的拉伸破坏可以利用应力之间的线性关系描述.     

平板硫化机最佳工作液压力的确定

根据平板硫化机液压缸圆筒部分的强度条件，推导出液压缸外径为极小值时，液压缸材料的许用应力与工作液压力之间的关系，从而为平板硫化机的优化设计提供了最佳工作液压力值。     

高静水压力作用下深海油气管道的局部屈曲

以有初始缺陷的厚壁钢管为研究对象,开展外部高静水压力作用下管道结构的模型试验和有限元数值模拟分析. 通过在压力缸内泵入水的方式对钢管试件施加均匀外部压力,测得钢管发生局部屈曲时的压力峰值. 基于ABAQUS软件,数值模拟分析试验钢管在静水压力作用下的屈曲和后屈曲行为,得到钢管的失稳压力和屈曲后的形态,与试验结果相比吻合较好. 利用建立的数值模拟方法,分析不同材料性能、径厚比和初始椭圆率对钢质管道屈曲的影响. 结果表明：材料硬化系数较大的管道,失稳压力较大;随着初始椭圆率的增加,管道的失稳压力显著减小;对于深水或超深水油气管道的屈曲失稳压力,国外规范的计算公式偏保守,而且不能解释不同材料硬化系数的影响.     

N-J水电站岩爆区应力释放孔预裂控制的爆破分析

为了对N-J水电站引水隧洞岩爆区进行卸压分析,对施工区的SS-1砂岩进行岩爆倾向性试验,采用弹性能量指数作为岩爆倾向判断指标,试验结果表明施工区具有强烈的岩爆倾向,说明了进行钻孔卸压的必要性。运用扩展有限元方法对钻孔预裂爆破进行数值模拟,模拟不同抗拉强度的岩体(4、6、8、10 MPa)在不同钻孔间距(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m)的孔内预裂爆破情况,分析了爆破过程的能量耗散率、裂缝贯穿最小冲击力等。数值分析结果表明:预裂爆破能量耗散率随卸压孔间距的增加而增大,基本呈指数型增长趋势;岩爆区的计算冲击应力小于岩石极限动态抗拉强度时,爆破不会使钻孔壁产生压碎破坏;在施工现场应对钻孔间距进行合理布局,以保证良好的卸压效果。     

Hoek-Brown破坏准则求解圆形硐室塑性区半径与修正的芬纳公式比较

目的 为定量确定围岩塑性区半径和给支护锚杆的深度设计提供科学依据.方法 以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件,推求侧压力系数为1.0时圆形硐室理想弹塑性围岩的弹塑性应力和塑性区半径,运用Mohr-Coulomb准则直线拟合Hoek-Brown准则曲线和面积差补方法 ,求取等效的岩体Mohr-Coulomb强度参数后,建立相对塑性区半径随支护力和地质强度指标变化的二元非线性回归数学模型,并与源自于Mohr-Coulomb强度准则为屈服条件的修正的芬纳公式进行比较研究.结果 支护力每增加1.0 MPa,就可确保地质强度指标降低10～20的岩体中不会出现塑性区.在支护力较小和岩体质量较差情况下,采用Hoek-Brown破坏准则推导得出的塑性区半径和修正的芬纳公式计算得出的塑性区半径差别稍大.相对塑性区半径与地质强度指标都呈负乘幂函数关系,随着支护力的增大,塑性区半径随着岩体质量等级的升高而下降的趋势逐渐变缓.建立的相对塑性区半径随地质强度指标和支护力变化的二元非线性回归数学模型简明,使支护力连续变化,提高了工程实用性.结论 在岩体质量较差情况下,锚杆深度取1.8～3.0倍硐半径为宜.