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。     

关于受外压柱壳的形状优化

在外压作用下,从稳定的观点来看,凸壳比凹壳好.本文证明凹壳还有一个不利的形式,如果几何上恰好满足这个条件,临界力就要大幅度降低. 对于凸壳,本文建立了半弯矩理论的腰鼓形壳体在外压作用下的稳定性方程式;然后把它转化为一个变分问题,分别求得了两种约束条件下最优形状的准确解.     

厚壁等径三通的有限元研究

本文应用三维砖块八节点等参协调元(简称Q4元)和不协调元(称QM6元),对厚壁等径三通,在轴向推力与面内弯矩载荷作用下的弹性变形与应力分布进行了计算,得到了它们的变形与应力分布曲线,并进行比较。结果表明,用Q4元计算,在弯曲变形较大的区域,误差较大,反映不出三通的应力集中区的应力梯度高的特性,而QM6元则能较精确地计算出应力集中区的应力。     

正交异性圆柱壳受局部外压的临界力

以往计算正交异性圆柱壳的临界力,多从微分方程组出发,编写较长的计算程序,化费很多机时才能得到结果。本文应用Cheng提出的准确四阶控制方程,把问题归化为解无限行列式的特征值。对于全部受外压,周向波数较多的壳导出了一个临界力公式。1.部分长度承受均布外压壳的临界力(图1) 文献[2]建立了正交异性圆柱壳准确的控制方程(本文使用的符号与[2]相同)     

正交异性圆柱壳受局部外压时的稳定

本文讨论了正交异性圆柱壳,两端简支,(A)部分长度在四周受均匀外压(图2),(B)沿部分圆周承受对称扇形均匀外压(图4)时的稳定性。先设定失稳时满足边界条件的位移函数,把它们代入稳定微分方程,为了使位移为任意值,建立了求特征值的行列式,行列式的最小值即临界压力。行列式的元素可由材料常数和载荷的富氏级数系数来确定。从而使临界力的计算标准化、简单化。     

有热流的厚壁管在内压和轴力作用下的定常蠕变

一、基本方程轴对称厚壁圆管内定常蠕变的关系为式中σ和分别是多轴应力状态下的应力和应变率:σ_r,σ_φ和σ_z分别表示管壁内某点的径向、周向和轴向应力;和分别表示某点的径向、周向和轴向应变率。 对于长管,轴向应变率为常数:=k。这时     

内压、外载下晶内微裂纹演化的有限元分析

为了研究和确定金属材料内部微裂纹的演化规律,本文基于物质表面扩散和蒸发-凝结机制的经典理论,建立了拉压外载和内压共同作用下的有限单元法,对金属材料内部晶内微裂纹在应力诱发表面扩散下的不稳定外形演化情况进行了有限元模拟,并系统地分析了外载、内压、形态比对微裂纹形态演化的影响。结果表明:内压q、外载0σ、形态比β是微裂纹演化的主要影响因素;当β和q固定时,存在临界外载荷cσ,若0 cσσ,裂纹不会发生分节,而0 cσ≥σ时微裂纹将分节成三个小裂腔,且分节时间随着0σ和β的增大而减小;当β和0σ为定值时,存在临界内压cq,若cq≤q时,裂纹将会发生分节,且内压阻碍裂腔分节;当0σ和q为定值时,存在临界形态比cβ,cβ≥β的裂纹将会发生分节。     

厚壁圆筒自紧问题的弹粘塑性有限元分析

在双剪应力强度理论的基础上，应用弹粘塑性模型求解厚壁圆筒自紧问题，算例表明，这一算法是可行有效的。     

带内裂纹厚壁圆筒管冲击疲劳实验中内压测定技术

本文设计了冲击内压循环加载实验装置，该装置能对试件产生连续内压加载。通过对带裂纹厚壁筒试件外壁动应变的测定，和用有限元方法计算冲击内压下动应变的变化规律，求出了实验中所加的冲击内压。     

拉压屈服强度不同材料的厚壁筒的极限分析

对拉压屈服强度不同（简称具有Ｓ－Ｄ效应）的材料的最壁筒进行了极限分析。结果表明，结构的极限承载能力随着材料的压拉比Ｋ的增大而增大。考虑到材料具有不同拉压性能的观点，文中的分析结果具有一般性。所给出的极限荷载公式可供结构工程设计参考