用有限单元法计算具有对称轴向双裂纹自增强厚壁圆筒的应力强度因子

本文研究了在自增强残余应力下,具有对称轴向双裂纹的厚壁简的应力强度因子的计算方法。文中采用了符合厚壁筒材料具有强化和包辛格效应实际性能的厚壁简自增强残余应力计算公式,通过叠加和等效载荷处理用有限单元法计算了残余应力对应的强度因子。本文的方法对具有自相平衡的残余应力结构的K1计算都有参考价值。     

弹性—幂强化材料旋转圆盘的安定分析

本文利用文[1]介绍的方法计算了弹性—幂强化材料旋转圆盘的应力σ_(ij)、残余应力σ_(ij)~r、应力强度σ_i以及残余应力强度σ_i~r。计算结果表明对于弹性—幂强化材料和幂强化材料,切向应力σ_0和应力强度σ_i的分布具有明显的差别。     

自紧炮管的疲劳寿命分析

本文用有限单元法计算了自紧残余应力对应的炮管的应力强度因子.自紧残余应力采用了符合炮管材料具有强化和包辛格效应性能推导的公式计算,根据工作内压和残余应力共同作用下炮管的总应力强度因子和测定的炮钢断裂韧度及疲劳裂纹扩展性能,分析了自紧炮管的疲劳寿命及自紧度和裂纹构形对疲劳寿命的影响.     

自增强厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析

本文提供了自增强厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析的方法和公式,自增强残余应力用符合厚壁筒用钢具有强化和包辛格效应实际性能推得的公式进行计算,残余应力对应的应力强度因子的计算采用了有限元法,得到了工作内压与自增强残余应力共同作用下的厚壁筒应力强度因子公式,通过实验测定了厚壁筒用钢的断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。     

抽油杆表面感应淬火引起的残余应力

本文讨论了抽油杆通过感应线圈和水冷装置时的温度场和由温度场引起的相变。在有限元计算中，通过与实验数据对比，认为考虑温度对弹性模量有影响的计算模型更合理，并用此模型计算了由温度和相变共同作用的弹塑性应力场，及最终的残余应力。结果表明淬火层超过一定厚度后，残余应力分布的合理性降低；淬火前抽油杆的强度与残余应力的大小关系较弱。     

工艺过程对固体氧化物燃料电池材料力学性能的影响

固体氧化物燃料电池在生产过程中采用不同的加工手段,加工过程会产生一定的损伤,同时材料烧结过程产生比较大的残余应力,这些因素都会影响电池的使用寿命和完整性.本文通过实验测试,研究了不同加工过程对材料性能的影响,其中包括直接冲剪,激光切割以及切割后研磨等方法,并测试了这些加工手段对应的试件的强度.结果显示,直接冲剪法造成性能的分散性比较大,激光切割的性能较好,而研磨加工法对材料的性能影响最小;受残余应力或各层有效应力的作用,单层阳极材料的强度要高于双层电池结构材料的强度;利用弯曲法测试了半电池结构中的残余应力和不同薄膜对应的厚度残余应力,测试的结果和热弹性力学计算结果进行了对比.由于在高温时阳极材料有应力松弛现象,计算得出的残余应力高于实验测试结果.     

考虑塑性和刚度不匹配的焊接残余应力估算

现有残余应力计算方法未能考虑材料塑性变形和焊接接头刚度不匹配的影响,使得焊接残余应力计算结果和实际残余应力存在较大偏差.在2219-T87铝合金钨极氩弧焊焊接头残余应力测试基础上,提出一种基于非线性有限元和材料弹性模量分区的残余应力—释放应变曲线的残余应力计算方法,研究了材料塑性变形和接头刚度不匹配对焊接残余应力计算的影响.结果表明,焊接接头中非均质材料塑性不匹配可以引起对于残余应力计算的较大误差;材料塑性变形对残余应力的影响大于接头刚度不匹配对残余应力的影响.所提出方法修正了传统方法在焊接接头的残余应力计算中由于未考虑接头非均质材料塑性不匹配而引起的误差.     

焊接残余应力对含缺陷管道 TK?值的影响研究

为给含缺陷焊接管道脆性断裂的进一步研究提供基础,本文采用本征应变与局部应力相结合的方法模拟了两种典型的焊接残余应力,并计算了含内表面环向裂纹的管道分别在这两种残余应力作用下的应力强度因子K和裂尖约束应力T .计算结果表明:管道厚度方向的应力分布决定了裂纹根部的K ?值,沿着管道厚度呈拉应力分布的残余应力对应较大的K值与较小的T 值, T而沿着管道厚度总体呈弯曲分布的残余应力对应较小的K值与较大的T 值;在残余应力分布和管道厚度都相同的条件下,管道内径对K ?值的影响随着裂纹深度的增大而加强.T     

残余应力下厚壁筒表面裂纹的应力强度因子计算

本文首先介绍了边界元法计算裂纹尖端应力强度因子的基本理论,接着利用边界元法计算了在残余应力下不同厚壁筒内表面椭圆裂纹的应力强度因子,研究了其大不随椭圆裂纹不同而变化的规律,为厚壁筒结构的设计,制造以及疲劳寿命分析提供了许多有价值的参考资料。     

焊接残余应力平板多个共面表面裂纹的应力强度因子

采用线弹簧模型求解含焊接残余应力平板多个共面任意分布表面裂纹的应力强度因子.利用边裂纹权函数给出了裂纹表面上沿厚度非线性分布的残余应力向线性分布的转化公式.基于Reissner板理论和连续分布位错思想,将含多个共面任意分布表面裂纹的无限平板问题归结为一组Cauchy型奇异积分方程,并采用Gauss-Chebyshev方法获得了奇异积分方程的数值解.以三共面表面裂纹为例,计算了表面裂纹的应力强度因子,并讨论了裂纹间距、裂纹几何形状等因素对应力强度因子的影响.     

自紧身管临界裂纹尺寸的概率断裂力学研究

基于概率断裂力学理论和Mome Caflo模拟方法，本文进行了自紧身管临界裂纹尺寸的可靠性研究。自紧身管内表面的疲劳裂纹考虑为半椭圆形式。裂纹尖端处的应力强度因子由内压和自紧残余应力共同产生。自紧残余应力采用了符合身管材料具有强化和包辛格效应性能推导的公式计算，它产生的应力强度因子通过权函数方法得到。根据断裂准则，可计算出自紧身管的临界裂纹尺寸。实例分析表明，对数正态分布为临界裂纹尺寸的最佳分布，同时给出了在各种置信度和可靠度下自紧身管的临界裂纹尺寸。     

考虑夹杂相互作用的复合陶瓷夹杂界面的断裂分析

复合材料中夹杂含量较高时,夹杂间的相互作用能显著改变材料细观应力应变场分布,基体和夹杂中的平均应力应变水平也会发生较大变化,导致复合材料强度等力学性能发生显著变化. 为修正单一夹杂模型运用在实际材料中的误差,基于相互作用直推估计法,建立一种考虑含夹杂相互作用的夹杂界面裂纹开裂模型. 首先根据相互作用直推估计法,得到残余应力和外载应力共同作用下夹杂中的平均应力,再计算无限大基体中相同的夹杂达到相同应力场时的等效加载应力,将此加载应力作为含界面裂纹夹杂的等效应力边界条件,在此边界条件下求得界面裂纹尖端的应力强度因子,进而得到界面裂纹开裂的极限加载条件,并分析了夹杂弹性性能、含量、热残余应力、夹杂尺寸等因素对界面裂纹开裂条件的影响. 结果表明,方法能够有效修正单夹杂模型运用在实际材料中的误差,较大的残余应力对界面裂纹开裂有重要的影响,夹杂刚度的影响并非单调且比较复杂;在残余应力较小时,降低柔性夹杂刚度或者增大刚性夹杂刚度都有利于提高材料强度;扩大夹杂尺寸将导致裂纹开裂极限应力显著降低,从而降低材料强度.      

冷拔无缝钢管残余应力测量的杂交实验方法

提出了一种数值模拟和实验杂交的实验方法,测量了钢管内表面的残余应力。采用非线性有限元法模拟了冷拔钢管的成型过程,得到了钢管脱模以后的残余应力,通过释放切口处单元的刚度模拟了含有残余应力钢管的切割过程,研究了切割方法对残余应力的影响,数值计算和实验结果表明切割方法对二次残余应力有很大影响。采用X射线测量仪测量了钢管内表面的残余应力。研究结果表明,计算结果基本符合实验结果,误差可以被工程接受。     

基于断裂力学理论的表面淬火齿轮疲劳寿命的数值计算

基于二维线性断裂力学理论，提出了一种表面淬火齿轮的弯曲疲劳寿命预测方法，并开发了相应的计算程序。在程序中，用权函数法估计应力强度因子，运算速度快，节省了计算时间。在估计应力强度因子时，考虑了热处理后产生的残余应力的影响。用开发的软件对表面淬火齿轮的弯曲疲劳寿命作了预测，并与试验数据进行了比较。预测值与试验结果基本相符，特别是高应力时，二者符合的更好。     

聚合物注塑残余应力的研究进展

综述了聚合物注塑残余应力的研究进展,详细介绍计算残余应力所用的理论模型及其基本概念．注塑制品残余应力由两部分组成,并且有不同的测试方法,这些应力是造成制品翘曲变形的原因．对于残余流动应力,重点分析本构模型的发展和注塑控制方程的建立;对于残余热应力,则讨论了冷却过程中的相交问题,以及热粘弹性模型在应力分析中的应用;最后介绍测量残余应力的几种实验方法．      

有穿透裂纹的圆柱体扭转应力及应力强度因子

本文对内部有纵向穿透的直线裂纹圆柱体扭转应力及应力强度因子,用线弹性理论复变函数方法进行了讨论.籍助于解析开拓,引进了一解析函数M(Z_1),把在有限的二连通域内求复扭曲函数F(Z)的问题,化归为在无限的单连通城内求解析函数M(Z_1)的问题.而后者很易于应用的方法采用保角映射求得解答.于是马上就可得到复扭曲函数.在此基础上,本文用级数形式给出了位移分量(?)、切应力分量的一般表达式,还给出了抗扭刚度和扭转应力强度因子的一般表达式.最后对αh 小的裂纹体扭转应力强度因子进行了分析和计算,指出了扭转应力强度因子随裂纹中心位置的变化规律,并说明其计算过程是比较简单的.     

爆炸法消除焊接接头残余应力的数值模拟

利用非线性动力有限元法对爆炸处理消除焊接接头残余应力的全过程进行了数值模拟。首先，采用温度场与位移场的间接耦合方法计算了钢板对接焊的焊后冷却及残余应力的生成过程，求得焊接接头处由高温冷却到室温由于变形受到阻碍而产生的不均匀的残余塑性变形和应力。然后，在焊缝区引入移动的爆炸载荷，计算了爆炸波作用下该钢板焊接接头附近应力的变化。计算结果表明，爆炸处理可引起板内应力的重新分布，从而有效地释放超过塑性极限的残余应力。利用炸药爆炸消除大型焊接结构残余应力是一种经济有效的方法，本文的数值模拟为研究炸药爆炸消除焊接结构残余应力的机理提供了有力的工具。     

Q235A钢用新型耐磨覆层材料的残余应力计算

计算了Q2 35A钢用新型耐磨金属陶瓷覆层材料的残余应力分布 ,通过对残余应力的计算发现覆层材料中的残余应力随覆层与基体厚度比的变化而变化。由于此种新型覆层材料的覆层厚度可不受限制 ,据此本文提出了可以对覆层材料的厚度进行优化 ,从而得到有利的残余应力分布的设计方案     

2D-C/SiC复合材料的单轴拉伸力学行为及其强度

通过单调拉伸和循环加卸载试验, 研究了平纹编织C/SiC复合材料的损伤演化过程及其应力-应变行为. 结果表明, 残余应变、卸载模量和外加应力的关系曲线与拉伸应力-应变曲线具有类似的形状. 基于剪滞理论和混合率建立了材料的损伤本构关系和强度模型, 分析计算表明, 残余应变主要由裂纹张开位移和裂纹间距决定, 而卸载模量主要由界面脱粘率决定; 材料的单轴拉伸行为主要由纵向纤维束决定, 横向纤维对材料的整体模量和强度贡献较小. 理论模拟结果与试验值吻合较好.      

钻孔偏心时残余应力的数值逼近解(兼答王家勇同志)

在文[1]中笔者通过引入偏心参数 c、β导出了求钻孔偏心时残余应力的计算公式,并指出用逼近法求残余应力的方法.本文就数值逼近中的几个问题阐述如下.1.二次搜索逼近法根据公式中(?)的选定方向,取搜索区域为90°～