稳态温度场下自增强残余应力松弛模型研究

针对高压聚乙烯反应管自增强残余应力在温度影响下的松弛现象,运用金属材料的蠕变理论和弹性力学理论,建立了稳态温度场作用下剩余自增强残余应力的理论预测模型.该模型的计算结果和实验结果吻合.     

自增强残余应力松弛的试验研究

针对高压聚乙烯反应管的正常服役条件 ,对 2 5Cr2MoV钢制自增强厚壁圆筒在循环压力和均匀温度场单独和综合作用下的残余应力松弛进行模拟试验 ,建立了自增强残余应力松弛量的工程算式 .研究表明 ,在高压聚乙烯反应管开停工的循环载荷和 34 0℃时的均匀温度场作用下 ,2 0年内管内壁自增强残余应力衰减量与初始残余应力值的比率在 5 3%以下 .     

自增强厚璧圆筒残余应力的松弛

本文是在笔者推导的自增强厚壁园筒初始残余应力分布计算式[1]的基础上,进一步提出了在交变内压作用下自增强厚壁园筒残余应力的松弛模型,并以试验数据对其进行了验证。     

超高压压裂泵泵头体自增强再处理研究

自增强技术是提高超高压压裂泵泵头体寿命的有效方法。针对自增强处理形成的残余应力易出现松弛现象,开展了对泵头体再次自增强处理的研究。分析了初始自增强处理的最佳自增强压力的计算方法,得出了最佳压力值为637.7 MPa;并计算了泵头体在最佳自增强压力作用下的残余应力及工作应力分量值。确定了泵头体危险处沿内腔十字交叉孔面法线方向的应力分量对泵头体疲劳寿命的提高或降低起主导因素。根据法向残余压应力的衰减量,研究了泵头体再次自增强处理压力及残余压应力层深度变化的规律。结果表明:当泵头体内腔残余应力衰减量达到40%~45%范围内,需要进行再次自增强处理;且实施再次自增强处理所需的自增强压力应略高于或等于初始自增强处理时的最佳自增强压力。     

注射成型残余应力的数值模拟

对注射成型过程中的残余应力进行了研究.针对注射成型的特点,采用线性粘弹性模型计算了注射成型过程中温度和压力引起的残余应力,充分考虑了保压压力和应力松弛对残余应力的影响,数值实现中采用了在时间上有限差分的计算方法.通过模拟计算平板形状制品残余应力在壁厚方向和流动方向上的分布及其在成型中的变化过程,深入讨论了注射成型过程中残余应力的形成机理和演变情况.实验证明了所提出的残余应力模型和计算方法的正确性与合理性.通过预测和优化注射成型中的残余应力,可以提高制品最终形状的尺寸稳定性和力学性能,对实际生产有一定的指导意义.     

磁处理降低钢中残余应力的微观机理模型

目的是定量研究一种新颖的降低材料内应力的非热方法、低频交变磁处理法的效果及其微观机理。在试验研究了该方法降低试样内残余应力的程度、特点和工艺参数的影响后 ,通过透射电镜分析 ,着重观察了磁处理时材料内部的位错运动规律。结果表明 ,低频交变磁处理用于降低材料的内应力是有效的 ,其主要应力降低原因是磁处理过程引起的位错均匀化。在实验结果和理论分析的基础上 ,提出了磁处理时材料内应力松弛的物理模型 ,合理地解释了低频交变磁处理方法降低残余应力的机理     

基于热-力耦合磨削表层残余应力的仿真分析

为研究磨削后工件表面残余应力的分布特征需要先进行磨削区温度场的分析.通过建立磨削区温度场的数学模型和传热模型,应用ANSYS分析不同磨削参数对磨削区温度场的影响,仿真结果表明磨削深度对最高温度的影响最大.结合磨削过程中产生的磨削力,用APDL程序对磨削区的热-力耦合场进行ANSYS分析,获得工件在恢复室温时磨削残余应力大小及分布状态,揭示热-力耦合情况下对磨削表面残余应力形成的影响机制.通过残余应力试验对比试验结果和仿真结果,验证了仿真方法的有效性.     

断裂力学在确定最佳自增强压力范围中的应用

自增强技术是提高超高压容器与管道疲劳强度与寿命的一种简便方法.所谓自增强,是在容器未使用之前进行超压处理,内壁形成超应变的塑性变形层,而靠近外壁的材料仍保持弹性变形.卸载后,弹性层力图回复原来尺寸而收缩,而内层不回复的塑性变形阻挡了其收缩.结果内层受到外层弹性收缩的压力而产生残余压缩应力,而弹性层则由于收缩受阻碍而产生残余拉伸应力.在工作压力下周向应力沿壁厚分布规律为:内层受拉伸应力,其峰值在内表面,外层受压缩应力.因此,自增强产生的残余应力使工作应力分布趋于均匀,从而使疲劳循环应力的平均应力值下降,超高压容器与管道的疲劳强度与寿命便提高了.     

自增强三维高压油管的疲劳寿命预测

基于弹塑性理论的自增强技术可以提高高压油管的使用寿命.对三维高压油管进行了弹塑性有限元分析,通过计算油管的残余应力,探讨了自增强技术在提高油管寿命方面的研究与应用.对不同自增强压力下的油管在工作压力作用下最大应力值进行比较,确定了最佳自增强压力.基于应力-寿命法,应用MSC.Fatigue软件对自增强前后高压油管的疲劳寿命进行预测,结果表明自增强后三维高压油管的疲劳寿命与未进行自增强处理油管的疲劳寿命分布有着明显的差异,自增强前最小疲劳寿命区位于内壁,而自增强后最小疲劳寿命区分布在壁间,自增强技术使油管最小疲劳寿命提高了5倍以上.     

双槽钢焊接矩形管的焊接残余应力分析研究

双槽钢焊接矩形管已广泛应用于工程实际,该类构件焊接残余应力水平将直接影响工程结构的可靠度水平.本文利用有限元法对双槽钢焊接矩形管焊接温度场进行模拟分析,在获得的温度场基础上对其由于约束所产生的焊接残余应力的大小及分布情况进行了研究.研究结果表明,不同截面尺寸、不同长度、不同焊接顺序以及不同约束条件等参数对焊接残余应力的大小和分布有较大的影响.     

泵头体自增强超高压密封技术研究

泵头体自增强通过引入残余应力来提高其结构强度和疲劳寿命.针对泵头体受自增强压力、内腔结构和加工工艺限制,难以实现超高压密封的问题,通过泵头体自增强密封技术特点分析,提出了软硬密封相结合的自紧密封方案.对锥面硬密封进行接触弹塑性有限元计算与分析,得到了最佳半锥角和圆角半径值.并提出泵头体超高压锥面密封的半锥角选择原则:低压确保建立稳定密封,超高压时应具有高结构强度.最后采用缩比模型实验验证了泵头体超高压密封结构合理、密封可靠性、结构强度足够,为泵头体自增强技术提供了超高压密封理论与实验依据.     

计算自增强厚壁圆筒中应力强度因子的权函数法

对于自增强处理过的含有多条裂纹的受内压圆筒，其有效应力强度因子可以通过叠加由内压和压缩残余应力单独引起的应力强度因子而得到。到目前为止，对于局部自增强（超应变度小于１０％）的情况，只有很少的计算结果可以利用，文中用权函数法，对一个大范围的裂纹几何参数和多种超应变度的自增强进行了计算，给出了多条对称裂纹的应力强度因子的数值结果。     

线性强化材料厚壁球壳的统一自增强分析

运用统一强度理论对承受内压的线性强化材料的厚壁球壳进行了自增强分析，得到了适用于多种材料的厚壁球壳弹性区与塑性区的应力分布、残余应力分布及合成应力分布的统一解析式。并根据厚壁球壳的安定性条件和合成应力分布分析得出了最佳弹塑性半径和最佳自增强内压的统一解析解。     

具有金属内衬缠绕压力容器成型全过程应力场分析

基于具有金属内衬复合材料缠绕容器缠绕、固化和预超压3个制造工艺过程的特点，提出一种温度参数当量法模型和虚实单元分析策略，以模拟在缠绕预张力工艺中的力学行为．根据固化反应动力学理论和热传导理论，对具有金属内衬的复合材料纤维缠绕压力容器在固化工艺过程中瞬态温度、固化度和热应力场分布及其变化规律进行了数值分析．采用经典塑性理论为基础的非线性有限元方法，预测了预超压工艺后容器复合材料缠绕层和金属内衬内残余应力场的分布．以一典型的具有金属内衬复合材料纤维缠绕压力容器为例，讨论了在3个工艺过程中工艺参数对容器内应力场分布的影响．结果表明：适合的工艺参数能够提高压力容器的承载能力．     

自增强圆铜的计算方法及试验研究

对自增强圆筒进行X射线外表面切向残余应力测量，在模型考虑材料反向屈服后的强化现象和鲍辛格效应影响的基础上，给出了自紧圆筒强度的计算方法。实验表明，理论计算与实测结果符合较好。     

考虑材料应变硬化和包辛格效应的厚壁筒自增强理论模型

提出了一种以材料的实际拉-压应力应变曲线为基础，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模型．本模型通过直接对实际材料拉-压应力应变曲线进行四段拟合得到所需参数，因此能更好地反映材料的应力-应变特性，给出更精确的残余应力计算结果．模型预测的残余应力和实验测试结果与其他3种自增强理论模型预测结果进行了比较，结果表明，该模型的预测结果和实验测试值吻合，比其他理论模型给出了更精确残余应力预测结果．讨论了包辛格效应和屈服准则对筒壁残余应力的影响．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．