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。     

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。     

自紧球形容器内残余应力的弹塑性研究

根据材料的不可压缩性假设,研究了线性强化材料球形容器的弹塑性加卸载过程.通过把材料的包辛格系数考虑为等效塑性应变的函数,建立起了等向硬化、随动硬化和混合硬化模型下的自紧厚壁球壳的残余应力公式.算例分析表明包辛格效应对自紧残余应力有较大的影响,最后还通过计算研究了球形容器内残余应力在不同自紧度下的分布情况.     

双线性材料模型机械自紧厚壁圆筒的弹塑性分析

考虑了实际材料的应变硬化和Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应，利用合理的简化假设、通过弹塑性分析，得到了计算机械自紧厚壁圆筒的应力、位移、过盈量与自紧度、残余胀大量和冲头推力等机械自紧技术的关键计算公式。本文的理论计算结果与实验值相符合。     

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.     

高压容器自增强的研究

本文提出自增强技术中求解最佳弹－塑性界面半径（ｒｊｏｐｔ）的解析式；研究了自增强对厚壁圆筒应力分布和承载能力的影响，并提出了自增强技术中的最佳内压．     

爆炸自紧残余应力及对构件疲劳强度的影响

用贴腻子炸药法和动液压法两种爆轰工艺对不同类型厚壁构件实施了爆炸自增强处理,并对爆炸处理形成的残余应力进行了实验测定。对内壁有缺口和裂缝的厚壁圆环以及带缺口的超高压圆筒和四通构件进行了爆炸自紧处理并进行了疲劳实验检验,结果是:在高周疲劳阶段,经爆炸处理的构件缺口根部疲劳裂纹萌生寿命可提高5倍,内压疲劳开裂寿命可提高8~10倍。在低周塑性疲劳阶段构件的疲劳开裂寿命仍可提高1倍左右。由于用贴腻子炸药方法可使构件表面硬度增加从而获得更高的残余压应力,故其自增强效果优于动液压法。     

求解粘塑性力学中的两个问题

本文研究环板和厚壁圆筒的粘塑性分析问题。在这两个问题中部忽略了弹性变形,给出了这类结构的应力分析和变形计算的方法,获得了粘塑性环板和厚壁圆筒的许多重要结果。     

船用液压联轴器外套线性强化自增强应力分析

为了提高船用液压联轴器的承载能力，需对联轴器外套进行自增强处理．采用线性强化模型，得到了液压联轴器外套自增强卸载后的残余应力、自增强压力和安装后的应力公式、公式表明最佳径比不仅与材料的屈服极限、弹性模量、线性强化弹性模量有关，还与鲍辛格效应系数有关、结合《船标》中规定尺寸进行了自增强分析，结果表明自增强外套的承载能力与非自增强外套的相比提高近50％．     

一种基于电磁霍普金森杆的材料动态包辛格效应测试装置及方法

金属材料在复杂载荷条件下的动态力学行为研究一直备受关注，但受限于实验设备，金属材料的动态包辛格效应响应一直都难以获得。为了探究金属材料的包辛格效应与应变率效应之间的关系，本文中提出一种基于电磁霍普金森杆(electromagnetic split Hopkinson bar，ESHB) 的非同步加载实验技术，为测试金属材料在高应变率加载下的包辛格效应提供了一种有效的实验方法。本文中，首先介绍了非同步加载装置的主要特点，即可以用两列由脉冲发生器产生的应力波对受载试样进行连续的一次动态拉-压循环加载，且加载过程保证了应力波的一致性。分析了应力波对试样加载过程中的波传播历程，确保了加载过程的连续性。随后介绍了动态加载过程，数据处理方法和波形分离手段，并对动态加载过程进行应力平衡性分析，论证了实验装置的可靠性。最后采用该方法测试了5%预应变下6061铝合金动态压缩-动态拉伸的包辛格效应，并与准静态下的实验结果进行对比。实验结果表明，该材料单轴压缩没有明显的应变率效应，但其包辛格效应具有应变率依赖性，高应变率下材料的包辛格应力影响因子由0.07增大至0.17，具有显著的提升，这对传统意义上铝合金材料应变率不敏感的结论提出了挑战。     

A Study on Hydraulic Autofrettage of Thick-Walled Cylinders Incorporating Bauschinger Effect

Pressure vessels which are subjected to cyclic external or internal high pressure are used in many fields of industry and need to be sure of reliability and safety. To ensure of reliability and safety, thick-walled cylinder, such as a cannon or nuclear reactor, is autofrettaged to induce advantageous residual stresses. The compressive residual stress which was introduced by autofrettage process acts to offset the tensile residual stress induced by internal pressure. It increases operating pressure and restrains crack initiation and crack propagation. As the autofrettage level increases, the magnitude of compressive residual stress at the bore also increases. However, the Bauschinger effect reduces the compressive residual stresses with prior tensile plastic strain, and decreases the beneficial autofrettage effect. There are some differences between theoretical solution considering elastic-perfectly material behavior and real autofrettage process results. The purpose of the present paper is to predict the accurate residual stress of SNCM 8 high strength steel using the Kendall model which was adopted by ASME Code. The tensile and uniaxial Bauschinger effect tests of SNCM 8 were performed to evaluate Bauschinger effect factor(BEF), thereafter this constant was used in calculating the residual stress. The residual stress distribution which is considering the Bauschinger effect was profiled using Kendall model, and the results were compared with the analytical and Finite Element analysis. The results were found that residual stress incorporating the Bauschinger effect at bore was smaller than ideal calculation. These results should be considered in designing pressure vessels.     

自紧身管疲劳寿命的可靠性分析

基于概率断裂力学理论和Monte Carlo模拟方法，给出了自紧身管疲劳寿命的可靠性分析方法．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，身管工作的应力强度因子通过权函数方法得到．实例分析结果表明，对数正态分布为身管疲劳寿命的最佳分布，同时给出了各种置信度和可靠度下的身管疲劳寿命．另外，还分析了初始裂纹尺寸和材料的断裂韧性对身管疲劳寿命的影响．该研究对保证身管的安全，避免灾难性事故的发生具有重要意义．     

相变材料Bauschinger效应的数值模拟

利用有限元方法研究相变材料，我们可以观察到一些有趣的现象，当材料的一部分发生由奥氏体到马氏体的转变时，在循环载荷的作用下材料整体显示出Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应，而在计算中我们一直取马氏体和奥氏体为等向强化，并且进一步发现，随着相变分数的增加，Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应变得更加明显，利用均匀化方法，找到混合强化的等效材料对原来相变材料的Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应进行了模拟。     

有限长FGM圆筒的热/机应力的解析解

利用微分方程的级数求解方法,分析了两端简支的有限长功能梯度圆筒的轴对称稳态热弹性问题,推导出了稳态温度场与应力场的解析解。分析中采用指数函数模型来描述FGM圆筒中材料性能在厚度方向的连续变化,同时忽略温度对材料性能的影响。另外,论文以金属钼和多铝红柱石制成的功能梯度圆筒为例,给出了稳态温度场和应力场的数值结果。     

EFFECT OF FRACTIONAL ORDER PARAMETER ON THERMOELASTIC BEHAVIORS OF ELASTIC MEDIUM WITH VARIABLE PROPERTIES

This paper is concerned with the thermoelastic behaviors of an elastic medium with variable thermal material properties. The problem is in the context of fractional order heat conduction. The governing equations with variable thermal properties were established by means of the fractional order calculus. The problem of a half-space formed of an elastic medium with variable thermal material properties was solved, and asymptotic solutions induced by a sudden temperature rise on the boundary were obtained by applying an asymptotic approach. The propagations of thermoelastic wave and thermal wave, as well as the distributions of displacement,temperature and stresses were obtained and plotted. Variations in the distributions with different values of fractional order parameter were discussed. The results were compared with those obtained from the case of constant material properties to evaluate the effects of variable material properties on thermoelastic behaviors.     

Incremental collapse of thick-walled circular cylinders under steady axial tension and torsion loads and cyclic transient heating

The accumulation of plastic strain over a number of cycles of heating and cooling of the outer surface of a loaded thick-walled circular cylinder is computed. Two types of loadings are considered, viz. pure axial torsion and a combination of torsion and tension. The cylinder material is taken to be isotropic and linear strain-hardening; its yield stress reduces with temperature and with the number of thermal cycles completed. This cyclic softening is shown to produce an incremental collapse or ratcheting behaviour in contrast to the alternating plasticity which occurs when the yield stress on first loading is maintained.     

考虑几何非线性和热效应的刚-柔耦合动力学

温度增高和温度梯度会引起梁的纵向、横向变形位移,在一定程度上对刚-柔耦合规律产生影响.该文考虑热应变,从平面梁的非线性的应变与位移关系式出发,建立了刚体运动、弹性变形和温度相互耦合的有限元离散的热传导方程和动力学方程.研究热流作用下的中心刚体-简支梁系统的刚-柔耦合动力学性质,揭示了几何非线性项和热应变对弹性变形和刚体运动影响.     

复合材料圆筒自由边效应的有限元分析

本文分析复合材料圆筒在内压作用下的自由边效应，讨论圆筒的叠层顺序对自由边应力的影响，预报最易发生边界脱层的界面．有限元分析结果表明：层间剪切破坏是该结构发生边界失效的主要原因，不同的叠层顺序可较大地影响自由边层间剪切应力，而大变形情况下线性有限元分析结果与非线性有限元数据相差较大，几何非线性的影响不容忽视．