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。     

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     

厚壁圆筒中多条绝热剪切带自组织行为数值模拟

针对304L不锈钢厚壁圆筒内聚压缩过程中出现的多条绝热剪切带自组织行为开展数值模拟研究.在宏观本构中通过引入概率因子描述材料内部微观结构导致的屈服应力分布不均匀性,数值模拟成功再现厚壁圆筒内聚压缩过程中多条绝热剪切带的起始和传播过程.实验研究发现,厚壁圆筒内绝热剪切带的发展方向在45°和135°两族中出现一族占优的“单旋性”现象.304L不锈钢柱壳初始样品的微观表征结果显示,柱壳内表存在一个加工硬化层,该加工硬化层内材料的晶粒表现出特定取向的旋转和损伤特性.数值建模中,使用带有特定取向的周期性单旋扰动描述加工层内晶粒特定去向的旋转、损伤特性,模拟结果成功再现厚壁圆筒中多条剪切带的单旋模式.     

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。     

连续损伤力学在复合材料厚壁圆筒渐进破坏分析中的应用

为研究复合材料枪管破坏机理,基于连续损伤力学理论,该文采用以能量为基准的刚度退化方法预测了钢-碳纤维/聚酰亚胺复合材料厚壁圆筒的渐进破坏行为。模型考虑了碳纤维/聚酰亚胺复合材料的三种破坏模式:纤维断裂、基体损伤和层间剪切失效。在渐进破坏分析中,采用了包括多帧重启动分析和弧长法的三维有限元技术。计算结果表明:基体首先破坏;随后纤维开始断裂,引起整体结构屈服破坏;这个过程中没有层间剪切失效和内衬单元破坏;厚壁圆筒整体的强度主要受纤维强度的影响。     

考虑应变软化厚壁圆筒受外压作用统一极限解

为了解混凝土或岩石类材料厚壁圆筒受外压作用的承载特性,根据俞茂宏的统一强度理论,考虑材料的应变软化特性,得到了适合应变软化材料的统一强度准则,并据此推导出了混凝土或岩石类材料厚壁圆筒受外压作用的弹性与塑性极限荷载公式.还详细讨论了厚壁圆筒外半径与内半径比、反映中间主剪应力作用以及相应面上的正应力作用对材料破坏影响程度的系数、材料的拉压强度比以及损伤参量等对圆筒极限荷载的影响,得到了一些可供工程设计参考的重要结果.     

破片侵彻含内衬碳纤维复合材料圆筒损伤机理

为研究含内衬碳纤维复合材料圆筒在破片侵彻下的损伤机理,基于LS-DYNA有限元仿真软件,采用Chang-Chang损伤准则和Cohesive界面单元,建立了考虑分层损伤的含内衬碳纤维复合材料圆筒在破片侵彻下的数值仿真模型。通过仿真计算破片对碳纤维复合材料圆筒的动态侵彻过程,得到了碳纤维层和金属内衬层的应力云图和损伤结果,研究了含内衬复合材料圆筒在破片侵彻作用下的损伤机理、吸能特性和破片初始速度对复合材料圆筒损伤模式的影响。研究结果表明：含内衬复合材料圆筒的损伤状态包括纤维断裂、层间分层、内衬凹陷、内衬破孔和复合材料层与内衬层分离。当破片速度为300 mm/s时,复合材料层的层间分层损伤程度处于较低状态,内衬层凹陷程度最大并形成破孔,复合材料层和内衬层的分离程度最大,内衬层的吸能比达到最大;当破片速度小于300 mm/s时,破片未完全穿透圆筒,复合材料层和内衬层的损伤程度较低,复合材料吸能比大于内衬层吸能比;当破片速度大于300 mm/s时,复合材料层的损伤模式为剪切冲塞,层间分层面积逐渐增大,内衬层凹陷程度逐渐降低,分离程度逐渐降低,内衬层吸能比降低并稳定在0.53左右。     

厚壁管的自增强损伤残余应力计算模型

基于超高压容器的自增强制造过程,阐述了自增强容器的损伤形成原因与损伤形式.然后,在总结以往各种自增强理论模型的基础上,从超高压容器的自增强损伤机理出发,针对自增强容器的自身特点,建立了容器的自增强损伤力学模型,得出自增强损伤力学模型下自增强损伤压力、临界损伤压力、临界损伤半径、外壁环向应变、自增强残余应力的表达式.借助于25Cr2MoV材料的自增强试验数据对自增强损伤力学模型进行了计算,通过计算结果可以看出该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,计算精度更高,并且与双线性模型相比,表达简单、理解较容易.     

旋转厚壁圆筒的统一应力与变形分析

对旋转厚壁圆筒采用统一分析的方法进行分析研究,得出旋转厚壁圆筒的应力和位移的基本解.对于各种厚壁圆筒问题,可以从基本解出发,直接由具体问题的应力与位移边界条件确定积分常数,得到实际问题应力与位移解.     

自增强与非自增强带裂纹厚壁容器的疲劳寿命

本文对自增强和非自增强带裂纹厚壁圆筒的疲劳寿命提出计算方法,其计算结果与试验相符。试验结果表明,自增强处理能提高带裂纹厚壁圆筒和焊缝的疲劳寿命。