拉压性能不同对厚壁圆筒安定性的影响

一些材料在拉伸和压缩时的性能有明显的不同，这一性质会对循环载荷作用下的结构的安定性产生影响．本文以承受内压的厚壁圆筒为例，分析了拉压不同情况下结构安定性的规律．     

线性强化材料厚壁圆筒的统一极限分析

运用统一强度理论对承受内压的拉压屈服强度不同的线性强化材料的厚壁圆筒进行了极限载荷分析，得到了适用于多种材料的厚壁圆筒极限载荷的统一解析式．     

不同拉压特性的厚壁圆筒极限内压统一解

厚壁圆筒在实际工程领域中应用广泛,若能精确计算出极限内压,对预防事故发生,降低风险有重要意义.工程中存在许多材料,其拉压强度和拉压模量均存在差异,这些差异对极限内压的大小有显著影响.以往研究表明,仅考虑拉压强度与拉压模量的一个方面,计算结果与实际情况存在一定的误差.本文基于双剪统一强度理论,综合考虑中间主应力效应及材料拉压强度和拉压模量的不同,推导了内压作用下厚壁圆筒的弹、塑性状态的应力分布及弹性极限内压、塑性极限内压与安定极限内压的统一解,通过与其他文献对比分析验证了本文计算结果的正确性,分析了半径比、统一强度理论参数、拉压强度比与拉压模量系数对弹性极限内压、塑性极限内压及安定极限内压的影响.结果表明:统一解均随半径比和统一强度理论参数的增大而增大,随拉压强度比的增大而减小,弹性极限内压随材料拉压模量系数的增大而减小,当壁厚增加到一定值后,安定极限内压随材料拉压模量系数的增大而减小;材料的拉压模量不同、拉压强度差异对厚壁圆筒的安定性影响显著,考虑中间主应力效应可使材料的潜能得到更充分发挥,极限内压随半径比的变化规律可为选择合理壁厚提供参考,该结论可为厚壁圆筒的工程应用提供理论依据.     

复合材料厚壁圆筒的疲劳损伤研究

基于能量耗散法,推导出了复合材料厚壁圆筒的疲劳损伤和疲劳寿命函数;在此基础上,采用有限元软件 ABAQUS 建立复合材料圆筒模型,进行了模拟周期内压载荷作用下的疲劳仿真计算,得到了随着循环数的增加,疲劳损伤变量不断增大和材料性能不断退化的损伤规律。以同样的方法和载荷边界条件计算了全金属圆筒疲劳损伤的起始和演化。对比结果表明：相同循环次数作用下,后者的裂纹扩展长度和张开位移更大;随着循环次数的增加,后者的疲劳破坏比前者更剧烈,更难预测。     

统一强度准则下厚壁圆筒的弹脆塑性承载能力分析

应用统一强度准则和弹脆塑性变形模型，研究材料具有软化效应的厚壁圆筒的承载力。分别导出在内压及外压作用下厚壁圆筒弹脆塑性承载力的计算公式。这些公式不仅给出了以往基于Mohr-Coulomb准则和广义双剪准则的结果，而且给出了一系列新的结果，因而本文的结果可适用于多种材料。实例表明材料软化效应以及分析中所选用的强度准则对厚壁圆筒承载力具有重要影响。因此，在确定厚壁圆筒承载力时，应该合理地选用材料的软化参数及强度准则。     

厚壁圆筒的载荷特征与变形规律研究

为了研究厚壁圆筒在受到相同冲量但载荷特征不同时材料的变形规律,分别采用解析解、LS-DYNA软件和有限元计算程序对厚壁圆筒在受到内压作用下的力学响应进行了计算比较,在得到基本一致的结果后,利用有限元计算程序对冲量相同时四种加载方式下厚壁圆筒的动力学响应进行了计算,计算结果表明冲量相同时,不同载荷特征的载荷作用下的应变是不同的,应变与载荷作用时间和大小相关.     

拉压性能不同材料厚壁圆筒与厚壁球壳的极限压力

本文就拉压屈服极限不同的理想弹塑性材料厚壁圆筒及厚壁球壳在内压力作用下进行了应力分析，得到了依赖于压拉比的弹性极限载荷与塑性极限载荷．由分析结果可见，拉压性能不同材料的弹性极限载荷与塑性极限载荷均有所提高，并且随着壁厚的增加提高量也有显著增加．     

拉压性能不同材料厚壁圆筒与厚壁球壳的极限压力

本文就拉压屈服极限不同的理想弹塑性材料厚壁圆筒及厚壁球壳在内压力作用下进行了应力分析，得到了依赖于压拉比的弹性极限载荷与塑性极限载荷。由分析结果可见，拉压性能不同材料的弹性极限载荷与塑性极限载荷均有所提高，并且随着壁厚的增加提高量也有显著增加。     

基于统一强度理论的组合厚壁圆筒弹塑性统一解

基于统一强度理论,考虑中间主应力效应及拉压不等特性,对双层和多层厚壁圆筒进行弹塑性分析,分别建立了材料相同双层厚壁圆筒最佳分层半径、套装压力和套装过盈量的基本解,以及组合厚壁圆筒的弹塑性统一解,得出统一强度理论参数、拉压比、半径比和组合筒体层数对统一解的影响特性。该结果具有通用性,适用于拉压异性组合厚壁圆筒压力容器的相关问题;考虑中间主应力的影响,能充分发挥组合筒体的强度潜能,为组合厚壁筒的设计及工程应用提供一定的参考。     

一种散体材料SHPB被动围压试验体应力修正方法

本文利用有限元仿真给出了一种修正方法，并用数值仿真和试验验证了该方法的可靠性。研究表明:散体材料SHPB被动围压试验中，试样厚度远小于厚壁圆筒长度时，端部效应会导致厚壁圆筒不均匀凸出变形，计算材料的体应力-应变关系不能将厚壁圆筒应力状态简化为平面应力问题；厚壁圆筒处于弹性状态下，通过厚壁圆筒理论计算出的径向力与真实径向力存在一定比例关系，在一定范围内，折算系数与试样实时厚度呈二次函数关系。     

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。     

拉压性能不同材料厚壁圆筒和厚壁球壳的极限压力分析

本文用广义双剪应力强度理论对拉压性能不同的材料制成的厚壁圆筒和厚壁球壳进行了弹塑性应力分析，得出与拉压比有关的弹性极限内压力、塑性极限内压力、弹塑性区的应力以及弹塑性内压力与弹塑性半径之间的关系式．     

拉压性能不同材料全量型本构关系及厚壁筒的应力分析

将经典全量理论作了推广，考虑了应力状态及塑性体积变形对拉压性能不同材料的塑性行为的影响。应用该本构模型分别计算了厚壁筒在内压和外压作用下的应力分布。给出了径向应力、环向应力和轴向应力沿壁厚的分布图。将本文的计算解与拉压性能相同(不考虑体积变形、强化曲线唯一)的幂函数强化材料的厚壁筒的理论解进行了比较。结果表明，材料的拉压性能不同对厚壁筒的环向应力和轴向应力影响较大。因此，对于拉压性能不同材料，考虑到其对应力状态及塑性体积变形敏感时，是不能将其简化成拉压性能相同、体积不可压缩、强化曲线唯一的理想材料。     

关于幂强化材料旋转圆盘的分折以及安定性的讨论

本文利用四阶 Runge—Kutta 法计算了幂强化材料旋转圆盘的应力(?)和残余应力(?)并计算了应力强度(?)和残余应力强度(?)讨论了满足(?)的安定性问题以及确定安定载荷(ω)的方法。     

内压圆筒斜接管结构的棘轮效应分析

利用自行设计的圆筒斜接管面内弯曲加载装置, 采用电阻应变法, 在多轴疲劳实验机上对循环弯曲载荷作用下的20$^{\#}$钢内压圆筒斜接管结构进行了棘轮效应试验, 发现斜接管结构的锐角区存在棘轮应变, 且主要发生在第一主应变方向即指向焊缝的方向. 对于所研究的实验结构, 最大棘轮应变点出现在对称面锐角区的接管侧. 采用阶梯加载的方法确定了各考察点的棘轮边界. 选取4种典型的随动强化模型, 借助ANSYS软件的二次开发对面内循环弯矩作用下内压斜接管结构的棘轮效应进行数值模拟, 发现Ohno-Wang模型及基于Ohno-Wang模型的改进模型对棘轮应变的预测较为准确. 采用MJS(modifed Jiang-Sehitoglu)模型按等效塑性应变增量控制法得到了与实验结果基本吻合的各考察点的棘轮边界, 并根据最大棘轮应变点的数据确定了结构的棘轮边界, 可用于该结构的塑性安定性评价.      

孔边受内压和剪力的幂强化平面问题的塑性解

本文用塑性形变理论,讨论了孔边受内压和剪力组合作用的幂强化平面问题的塑性渐近解.     

修正的厚壁筒初屈公式

符号表P_y=内压厚壁筒的初屈压力; σ_y=材料的拉伸屈服强度; K=ba=半径比; a、b=圆筒的内、外半径; μ_a=Lode参数; σ_(yt)=材料的扭转屈服限; α=考虑应力球张量对材料屈服限的影响系数; ...     

受内压厚壁圆筒的塑性变形条件与脆断分析

基于弹性约束的概念,分析了受内压厚壁圆筒产生塑性变形的条件。发现厚壁圆筒发生脆性断裂的根本原因是,圆筒内壁高应力区因受到外壁低应力区的弹性约束,在应力达到材料的屈服条件时不能产生塑性变形。通过计算给出了受内压管道避免脆性断裂的壁厚设计和选材方法。研究结果表明,对外直径2b=300mm的不同管线钢,随屈强比从0.51增大到0.91,其临界壁厚由62.2mm降低至12.9mm,极限内压由225.2MPa降低至69.0MPa,即选用材料的屈强比越低,设计管道不发生脆断的壁厚尺寸范围越大,在临界壁厚尺寸范围内管道的极限承载能力也越高。因此使用较低屈强比的材料并控制合理的管道壁厚,能使管道在承受意外的冲击内压时,出现全面塑性变形,以吸收冲击能量,避免管道脆性断裂的发生。     

考虑材料强化的塑性安定性分析

采用较真实的材料本构模型，在Ｐｏｎｔｅｒ和Ｋａｒａｄｅｎｉｚ提出的扩展的安定性理论以及彭得到的考虑混合强化的安定性定量的基础上，发展了计及应变强化和循环强化的结构塑性安定区的分析方法。通过将循环强化和应变强化分别引入子区域ＶＦ和ＶＳ，利用材料安定性假设，得到了较为合理的塑性安定边界，克服了以前的工作中对处于ＶＦ和ＶＳ区中材料分别采用完全各向同性强化（或假设热应力史是弹性应力史）和完全塑性的理想材料     

粘弹性轴对称平面问题的动态响应

1.引言关于粘弹性轴对称平面问题的一些特殊情况已有若干论述,然而多是讨论材料不可压的情形;有关可压缩粘弹体的求解,往往只是分析准静态问题或讨论一些特例.在文[7]中作组合筒应力分析时给出的动态响应一般解,亦限于不可压材料.Huang等讨论了圆筒高速旋转对材料可压性的影响.Valanis和Sachman分析过弹性波问题,讨论了若干情况下的求解方法. 本文讨论可压粘弹材料在轴对称平面应变状态下的动态响应,从基本方程出发,导出位移应满足的方程,用Laplace变换方法求得在象空间中的一般解.具体分析了厚壁