自增强厚壁园筒的应力分析与优化设计

本文采用连续应力——应变折线来考虑材料的应变硬化效应,推导了厚壁园筒的弹塑性应力解和位移解,并按自增强处理压力卸除后不出现反向屈服,在工作压力作用下最大等效应力不超过许用应力的原则,对自增强厚壁园筒进行了优化设计。     

单裂纹对自增强厚壁筒的影响研究

分析了无裂纹时厚壁筒的应力计算方法,介绍了裂纹尖端位移外推的数值计算方法,采用Ansys软件研究了径比为1.7、裂纹长度为1 mm的厚壁筒在未自增强施加工作压力、自增强处理与自增强后施加工作压力三种工况下相对于无裂纹厚壁筒时的应力变化规律。并分析了裂纹前缘自由表面的张开位移及裂尖应力强度因子。结果表明:裂纹的存在只影响厚壁筒在裂尖沿扩展方向一定长度范围内的应力大小与分布;经自增强处理后施加工作压力产生在裂纹尖端前缘自由表面处沿厚度方向张开度明显小于未自增强处理,对其尖端应力强度因子与裂纹前缘张开位移值的计算可由前两种工况计算下叠加而成。     

局部自增强厚壁筒中非对称裂纹的应力强度因子

虽然已有许多文献给出了厚壁筒多条裂纹应力强度因子的计算方法和计算公式,但还没有见到关于局部自增强厚壁圆筒中压缩残余应力引起的多条非对称裂纹应力强度因子的文献发表,本文推导了用权函数法计算这种裂纹的应力强度因子的计算公式,借助于已经发表的其它载荷情况下的有限元结果,对一个大的裂纹几何参数根据权函数公式计算了其应力强度因子,可供从事这方面工作的工程技术人员参考。     

用局部逐层去除法测量厚壁圆筒的内部残余应力

采用局部逐层去除法对厚壁圆筒热处理后的残余应力进行测量,拟合得到了圆筒轴向和环向残余应力的分布规律。结果表明,局部逐层去除法能有效地得到厚壁圆筒热处理后内部残余应力的大小及分布;厚壁圆筒热处理后的轴向残余应力在焊缝区域为压应力,内、外表面距离焊缝较远的区域为拉应力,且拉应力的最高值出现在厚壁圆筒接头的外表面热影响区附近,内部为压应力;厚壁圆筒热处理后环向残余应力在焊缝区域为拉应力,峰值出现在圆筒内部靠近内表面一侧,焊缝周围的母材区域为压应力。经过焊后热处理,厚壁圆筒的残余应力总体水平相对较低,环向残余应力和轴向残余应力均降至100MPa以下。     

应用双剪应力屈服准则进行弹塑性分析

导出了双剪应力屈服准则在平面应力状态下的屈服曲线及其方程.应用双剪应力屈服准则对旋转园盘、厚壁园筒和具有园孔的大平板进行了弹塑性分析,将计算结果与用Mises和Tresca屈服准则计算的结果作了比较.     

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．     

厚壁方筒应力分析

本文针对外壁为矩形,内壁为圆形的厚壁方筒的应力计算中存在的一些问题,用有限元法对厚壁方筒进行了分析计算,给出了厚壁方筒应力发布的规律,并拟合出了厚壁方筒内外壁危险点应力集中系数的表达式。     

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 .     

基于统一强度理论的拉压异性材料厚壁圆筒的自增强分析

运用统一强度理论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,得到了适用于多种材料的厚壁圆筒弹性区与塑性区中的应力分布,残余应力分布及合成应力分布的统一解析式,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     

具有反向屈服自紧厚壁圆筒的残余应力及其对厚壁强度的影响

本文用理想弹塑性材料模型给出了具有反向屈服自紧厚壁圆筒的残余应力和工作应力的解,给出了反向屈服半径的计算公式并讨论了厚壁圆筒所能承受的压力,以及残余应力的影响。     

单层厚壁圆筒的自增强损伤研究

摘要用损伤变量研究自增强厚壁圆筒产生自增强的过程,引入损伤有效应力的概念,结合自增强厚壁圆筒的结构特点,建立了单层厚壁圆筒的损伤自增强模型。给出了损伤区和弹性区的应力表达式、损伤自增强压力、外壁环向应变与损伤自增强残余应力等表达式。借助于25Cr2MoV材料的自增强实验数据对损伤自增强模型进行了测算,结果表明,损伤自增强模型与理想弹塑性模型、双线性硬化模型相比更接近于实测值。重要意义在于可能产生新的单层厚壁圆筒的研究方向。     

厚壁筒的一种简化弹性应变梯度模型

在Toupin-Mindlin应变梯度理论框架内,建立了一种关于厚壁筒的应变梯度模型,并利用打靶法和拟牛顿迭代法实现了两点复杂边界条件和四阶常微分平衡方程的求解,得到了厚壁筒应力场和位移场精确数值解。为了降低该模型的复杂性和提高该模型的适用性,通过对高阶应力做出简化假设,得到了简化的平衡方程和相应的厚壁筒应力、应变的解析解。通过对厚壁筒经典弹性理论解析解、梯度理论简化解和梯度理论精确数值解的比较,检验了简化模型解析解的可行性和精确性,并得到了梯度理论和经典理论在厚壁筒应用上的差异性。     

带裂纹厚壁圆筒应力强度因子的几种计算方法

确定应力强度因子是断裂力学的重要内容。该文在考虑裂纹尖端应力应变奇异性的前提下 ,通过有限元的位移法和应力法分别计算了承受高压厚壁筒裂纹尖端处的应力强度因子 ,并且利用边界配置法的结果比较这 2种方法的精度。同时 ,还研究应力强度因子随裂纹深度和厚壁筒尺寸的变化规律     

厚壁型钢冷弯应力分析

以厚壁矩形钢管为研究对象,在冷作硬化实验的基础上,对厚壁型钢的塑性弯曲应力沿板厚方向的分布进行解析分析,对其冷弯回弹应力进行数值模拟,将弯曲应力和回弹应力叠加计算冷弯厚壁型钢沿板厚方向的残余应力分布。结果表明,变形外区拉应力由钢板外表面向中性层递减,变化幅度较大;变形内区压应力变化幅度较小;残余应力沿板厚方向近似线性分布;切向残余应力较大,最大值出现在板带的中性层附近。研究结果与相关文献给出的测量结果基本一致。     

一种新型应力应变关系的探讨

本文对材料的应力应变关系提出了一个新的概念,认为在整个变形区间内其关系曲线是连续而光滑的。这种关系用35CrNi3MoVA,40Cr,38CrMoAl,45~#等四种钢的拉伸试验结果进行了验证,还以厚壁园筒为例,在内、外受压的条件下进行了弹塑性分析。     

振动消除残余应力法在辊筒生产中的应用

本文阐述了在车间生产辊筒的过程中,工件产生残余应力的机理、消除残余应力的方法及其工作效果判断方法。     

基于损伤理论的单层厚壁圆筒自增强弹塑性交界面半径Rc 的确定

在自增强技术中,确定最佳弹塑性界面半径是关键。在利用自增强理论设计计算超高压容器时,最佳自增强处理压力、最佳弹塑性界面半径是主要的参数。笔者分别采用理想弹塑性模型和损伤模型对三种不同规格的厚壁圆筒进行了计算,并与同参数的理想弹塑性模型和实际测得的弹塑性交界面半径值进行了对比,从而说明本论文给出的的基于损失的厚壁圆筒弹塑性交界面半径计算思路是正确的,为将来准确预测和控制自增强容器残余应力,提供了理论依据。     

自紧圆筒残余应力的一个计算方法

本文利用Hencky—的全量理论推导了强化材料自紧厚壁圆筒的残余应力公式。     

大型厚壁筒体斜插弯管接头应力特征有限元快速预测

针对大型厚壁焊接结构尺寸大、焊接时间长,以及有限元计算需要耗费大量时间和空间的特点,基于ANSYS有限元软件,建立了简化焊道数、简化移动热源及两者都简化的多道焊过程应力有限元快速预测模型.针对厚度达125 mm的筒体斜插弯管接头,分别采用3种简化模型预测了其残余应力及过程应力的演化特征,得出了3种简化模型在进行大型厚壁结构多道焊过程应力预测中的异同.结果表明:采用简化焊道数的方法计算接头应力,在焊道填充方向的误差大于简化移动热源的方式;当研究相同焊道平面内的应力状态时,简化移动热源的方式比简化焊道数具有更大误差.这是因为简化移动热源,会增大接头的过程应力峰值,而简化焊道数,对于焊道数较多、焊接时间较长的接头的过程应力可能具有更大的影响.     

残余应力对排液蒸发器强度影响的有限元分析

某排液蒸发器管箱隔板与筒体焊接处产生了焊接变形,其凹陷处最大值为5 mm,影响结构的安全运行.焊接应力与变形是焊接过程的必然产物,计算和分析比较困难.采用固有应变分析法,计算出隔板和筒体的固有应变体积,然后获得简体的焊接残余应力.在此基础上只考虑焊接残余应力、设计应力以及焊接残余应力与工作应力叠加3种工况计算出变形区域的等效应变,并转化为等效残余应力.利用有限元方法对蒸发器的强度进行分析,计算结果可用于指导其实际运行.