幂强化材料的液压胀管残余接触压力理论解

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液压胀管中胀接残余接触压力的理论计算方法及分析

第３１卷第３期
２１００年９月
电站辅机
ＰｏｒＳａｉｎＡｕｉｉｒｕｐｍｅｔｗｅｔｔｏｘｌａｙＥｑｉｎ
Ｖｏ．Ｎｏ３１３１．
Ｓｅｔ２０１ｐ．０
文章编号：６２０１２１０ —０６０１７ — ２０（００）３００ —５
液压胀管中胀接残余接触压力的理论计算方法及分析
陈光张继革，
（．海电气电站设备有限公司电站辅机厂，上海２０９；．海交通大学，海２０４）１上０００２上上０２０摘要：点对液压胀管中胀接残余接触压力的几种理论计算方法，行了讨论分析。在此基础上，用ＡＮＹ重进利ＳＳ
１概述
液压胀接是通过胀管设备将液体压力均匀施加
于管子内壁上，壁发生弹性变形并与管板接触；管继
论，将胀管简化成带孔的无限大平板，对胀管接头的残余应力和残余变形作了初步的试验探讨，出胀提
接理论；９６ห้องสมุดไป่ตู้ ，ｉｓ和Ｐｄｏｓｙ２用有限的１７Ｋｒｐｏｈｒｋ［利圆环结构代替无限大圆板，出等效套筒的概念，提称
中图分类号：Ｍ２．Ｔ６１７
文献标识码：Ａ
ＴｈｏｅｉａｌｕａｉｎＭｅｈｄａｄＡｎａｙｉｅｒｔｃｌＣａｃｌｔｏｔｏｎｌｓｓ

厚管板液压胀接残余应力的研究

等采用有限元法研究了管子与管板材料、何几尺寸和胀接压力对接头残余接触压力的影响，时同
收稿Ｅ期：０９— ９—１ｔ２００７基金项目：中国石化总公司资助项目（００６３８３）第一作者：，９２年生，士生女１７博
模拟了温度循环对胀接过程及接头胀后连接性能的
影响，成红研究了胀接接头在常温下拉脱力的段
大小及其失效形式。在这些研究中，子在管板上管
的排列均为三角形排列。对于正方形排列，敏珊刘等。用二维有限元进行了换热管与管板之间的。采
应力可达数１ａ该应力很可能会触发裂纹形核并促使裂纹沿管板厚度方向发生穿透性扩展。０ＭＰ，
关键词：液压胀接；残余接触压力；有限元模拟
中图分类号：Ｑ５Ｔ０１
引言
换热器是化工、油、力、子能和其他工业炼动原
通讯联系人
Ｅ－ｉ：ｑａｆｍａｌｂｔｅｕ．ｎｍａｌｉｎｃ＠ｉ．ｕｃ．ｄｃ
在本文研究的管板结构中，子在管板上为正管
方形排列。这种正方形排列结构是呈４。１个周５为
期的周期性对称。因此，确定分析模型时，在可利用
Ｖｏ．７，Ｎｏ．１３２２Ｏ０１

材料力学性能与液压胀接性能的关系

般工程上用于制造换热管的材料都是塑性
较好的材料，伸率可达到２％～０。其拉伸延０３％
周
万，，９９年ｌ月生，科生。江苏省常州市，１０６男１８１本２３１。
第３７卷第４期
化工机械
４３２
△ — — 胀接径向位移，ｒｍｍ；
Ｒ、，尺
— —
管板当量筒内半径和外半径，ｍ；ｍ
管板的屈服极限，ａＭＰ；换热管的屈服极限，／ａＹＰ；
换热管子与管板材料的泊松比；
—
—
。
、
。—
—
４２２
化
工机
械
２１００焦
材料力学性能与液压胀接性能的关系
周万张逸尘陆怡
（苏工业学院）江
摘要应用弹塑性力学的基本原理分析了材料的力学性能与液压胀接性能的关系，据应力一变曲根应线分析了胀接原理，出了可实现胀接的必要条件，选择合理的管子和管板材料提供理论依据。给为关键词液压胀接弹性模量中图分类号Ｔ０１５ｐ５．径比屈服极限图算法Ａ文章编号０５－０４２１）４０２ — ２４６９（０００ —４２０４
６。—— 换热管子与管板之间的初始间隙，ｍ。ｍ

复合管液压胀接成型的理论分析与数值模拟(第二章)

在胀管压力 Pi 下内外管受力状态如图 2.4；依据 Mises 屈服准则[18],在胀管压力 Pi 作下内层管外壁的应力状态为：
p c rio 2 pc si io 3 2 ln k st p i p 3
（2—9）
图 2.4 内外管复合时受力状态
根据广义虎克定律可得，内层管外壁的周向弹性应变为：
[19]
io
P 2 si c (1 i ) 3 Ei Ei
（2—10）
按弹性理论，由拉美公式得在接触压力 Pc 作用下,外层管内壁处的应力状态为：
roi p c Ro2 Ri2 K 2 1 p oi R 2 R 2 c K 2 1 p c o i
Ei 的值越大，结合强度越大。当内管流动应力 Eo Ei si > 前提下，内外管的流动应力值 E o so
sn 大于外管的屈服强度 so ，此时材料力学性能必须满足
之比需复合条件
sn Ei 。但是对于一些材料的弹性模量非常接近，可近似地认为 Ei E o ，则只 sw E o
南京工业大学学士学位论文
塑性变形阶段,因此,考虑到材料的变形强化,可以将内管作为理想弹塑性线性强化材料处理;而外管在内管作用下仅发生弹性变形,或外管内壁刚好开始屈服,或发生部分塑性变形,可以将外管作为理想弹塑性材料处理。 2.2.2 复合管胀接过程分析根据典型点应力-应变曲线分析塑性胀接复合过程。在图 2.2 所示的力学模型中,取内管外壁点 N 和外管内壁点 W 为研究对象。绘制此两点发生变形的应力—应变曲线，如图 2.3。
r Pi ri
（2—6）
r
2 3

液压胀接压力理论计算研究

科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision 科技视界0引言胀接理论在从十九世纪二十年代诞生至今,不断发展和完善。

Jantsch 和Oppenheimer 提出了胀接概念并进行了分析设计。

Goodier,Schoessow 和Nadai 发展了现代胀接理论,研究了胀接后的残余应力。

Krips 和Podhorsky 在1976年采用当量套筒方法的概念,并在后续进行了有限元方法的修正。

Wilson 对胀后残余应力采用有限元分析方法进行了研究。

Chaaban 采用非线性有限元方法,确定了当量套筒经验方程。

Yokell 对理想弹塑性材料确定了胀接接触压力方程。

2009年Nor Eddine Laghzale 和Abdel-Hakim Bouzid 对液压胀接进行了理论分析和有限元分析研究[1]。

国内学者王海峰对幂强化材料的液压胀接残余应力进行了研究[2-4],颜惠庚等对胀接压力确定、拉脱力理论计算进行了分析研究。

1液压胀接压力理论计算液压胀接已经在管壳式热交换器以及核电设备蒸汽发生器等换热设备中广泛应用,但一般实际应用中,考虑不同厂家采用的胀管器设计规格、型号、输出压力等存在差异,如果仅规定胀接压力,可能无法获得最佳的胀接效果,因此一般设计文件中不提供相应的胀接压力、胀接残余接触压力以及拉脱力的计算方法和评定标准。

因此,本课题理论计算时参考国内外液压胀接的文献进行。

理论计算普遍采用简化的两端开口的套筒模型,模型中将每个换热管简化为内层圆筒,管板周围区域(至孔桥边界或当量套筒外径处)简化为外层圆筒,胀接压力通过弹塑性理论计算获得。

虽然不同学者普遍采用相同或相似的胀接简化模型,但在进行理论计算时,采用不同的假设条件,因此计算获得胀接压力、胀接接触压力和应力等有所不同。

针对液压胀接的每个阶段及状态,根据套筒模型,当采用理想弹塑体材料时,理论计算获得的胀接压力如下[22]:管子弹性变形和塑性变形阶段,管子全屈服时的胀接压力P o 为:P o =σst lnK t (1)管子和管板孔初始间隙的消失阶段,管子外表面和管板孔内表面刚好接触时的胀接压力P p 为:P p =23√σst lnK t (2)管子和管板孔初始间隙的消失后,管子全屈服时,管板到达弹性极限时的胀接压力P s 为:P s =σst lnK t +σss (K 2s -1)2K 2s(3)管板塑性变形开始,管子全屈服、管板全屈服时的胀接压力P T 如下:P T =σst lnK t +σss lnK s (4)颜惠庚等人通过对全程胀接的研究,给出了阶段节点的胀接压力计算公式:P p =23√σst lnK t /(1-2c)(5)Ps=23√σst lnK t +13√σss 1-1K 2s()(6)P T =23√σst lnK t +23√σss lnK s (7)当模型考虑材料的幂强化特性时,王海峰给出的胀接压力计算公式[5,6]:P o =σst 3√m t[K 2mt -1](8)P p =k 2(C 0r o )m (r o -2m -r i-2m )(9)P s =R 20-R 2i3√R 2σss +k 2r o C 0+3√σss R i2E s()[]m (r o-2m -r i-2m )(10)P T =σss 3√m sK2m s-1[]+k 2r o C 0+3√σss R 2o2E s R i()[]m (r o-2m -r i-2m )(11)根据以上不同学者给出的公式,对AP1000SG 胀接模型胀接压力进行计算获得的结果可以看出,采用文献[7]公式1,颜惠庚公式和王海峰公式计算结果存在较大差异,公式1和后两个公式对比,在P o ,P p ,P s ,P t 计算结果偏小,主要是由于在计算假设时,没有考虑换热管和管板初始间隙,以及换热管和管板材料的强化特性。

第19问：残余压力,产品内应力的产生原因,产品后处理

第19问：什么是残余压力，残余压力对制件的质量有何影响？塑料模腔内残余压力是指浇口处的熔料完全凝结到制件脱模这一阶段（凝结后的冷却阶段）的模腔压力，其值不一定等于外界压力，故模腔压力与外界压力的差值即为残余压力。

残余压力的大小与保压压力及保压时间有关，残余压力为正值时，脱模困难、影响到制品质量，残余压力为负值，制件易产生收缩等缺陷；残余压接近零时，有利脱模和制品质量。

第20问：产品内应力的产生原因是什么及解决对策有哪些？一般射出产品定型前，存在产品内部的压力约为300kg/cm2 -500kg/cm2之间，如因调整不当造成射胶压力过高，射入模内虽经过浇道、浇口、产品之间的阻力以及产品逐渐冷却，压力逐渐之降低，而存在产品内部进胶口及远端之压力不同。

受环境温度影响，产品经过一段时间摆放后，内应力渐渐释放出来，而造成变形或破裂。

内应力太高时，可实施退火处理解决。

一、产品内应力的产生原因：（1）过度充填，模腔内压力过大：注射压力及保压压力过大，注射时间及保压时间过长；（2）肉厚不均，浇口开设在肉薄处。

（3）熔体密度太高，而造成脱膜困难。

（4）埋入件周围应变所致，易造成龟裂；及冷热差距过大，而使收缩不同所致；欲使埋入件周围充填饱模，需施加较大的射压，形成过大的残留应力。

（5）直接浇口肉薄而又浅口者，极易残留应力。

（6）结晶性塑胶冷却太快，内应力不易释放出来。

二、产品内应力的解决及对策（如：眼镜架水口边易断问题）：（1）提高料温、模温，在各原料标准条件内设定，不可超出标准温度。

（2）缩短保压时间；降低射胶压力（包括注射压力与保压压力，特别是保压压力）。

（3）非结晶性塑胶，保压压力不需太高，乃因较不会缩水。

（4）肉厚设计要均匀，浇口开设在肉厚处。

（5）顶出要均匀。

（6）埋植件要预热（用夹子或手套塞入）。

（7）避免用新次料混合，如PC易水分解，如需混合，要彻底烘干。

（8）加大竖浇口、横浇道、浇口等，以减少流动阻力，产品远处易于传达。

复合管液压胀接成型的理论分析与数值模拟(第一章)解读

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 南京工业大学学士学位论文基于上述原因，颜惠庚提出了根据胀管过程中换热管与管板的载荷—位移曲线来计算胀管压力和残余接触压力图解法以上研究者在推导换热管与管板胀接的残余接触压力公式均建立在双筒模型基础上进行的，因此双金属复合管的塑性胀接理论过程与换热器中换热管与管板胀接过程非常相似；但是复合管的胀接目的与换热器中管子与管板胀接目的不同，后者要求胀后管子与管板不仅要有一定的拉脱力而且要具备密封的能力，而前者只要求复合后管在工作过程中内外管始终处于结合状态具有一定的拉脱力即可；还有影响两者胀接的影响因素也不同，后者管子与管板的连接长度较短，期且受其他管孔德影响，容易引起过胀使胀接后的管子与管板松脱脱，而前者没有其他管孔德影响，且结合长度较长，一般 6 米左右，仅与内外管的材料特性及几何结构因素有关，因此换热器中管子与管板胀接理论公式不适用与复合管的塑性胀接求解。

王学生[23]在研究金属复合管液压胀接过程中依据颜惠庚的图解法原理，按内层管与外层管刚好接触而未产生接触压力时的应力为当量屈服强度，并假定外层始终保持在弹性范围内，导出了液压胀管压力与残余接触压力之间的理论解析式，得到了较好的计算结果。

1.4 本文研究目标及研究内容对双金属复合管塑性胀接成形过程进行弹性力学分析，得出复合管内外管实现塑性胀接复合的内外管材料匹配依据，为复合管的选材提供理论依据。

在王学生等人研究的基础之上，分析了复合管液压胀形的理论过程，得出胀管压力与残余接触压力之间关系表达式。

采用 ANSYS 有限元分析软件，对理论分析结果进行验证。

利用有限元分析软件分析热载荷及拉伸载荷对复合管残余接触压力的影响。

6。

双金属复合管液压胀形过程的受力分析

ＳｔｒｅｓｓＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＨｙｄｒｏ — ｆｏｒｍｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｏｆＢｉｍｅｔａｌｌｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅＰｉｐｅ
．
一咖＿三～刊ｍ一
关键词：双金属复合管；液压胀形；受力分析；平面应变假定；理想弹塑性
中图分类号：ＴＧ１ｌ３．２５
文献标志码：Ａ
ＤＯＩ：１０．１９２９１／ｊ．ｅｎｋｉ．１００１－３９３８．２０１６．０９．００ｌ一一
Ｘｉ、ａｎ７１００６９．Ｃ｝ｊｉｎａ、
１概述
管道输运是油气输送的主要方式，管道作为常见的气体、液体、粉末等介质的流体输送装
置，广泛应用于石油、化工、冶金、电力及城市
同的金属管材构成，内外两种管材之问通过各种变形和连接技术形成紧密结合，受外力作用时，
并具有一定的批脱力即可。另外，后者管子与管
ｌｌＪ ‘ 分为性成彤法币ＩＩ
术址利ＪＩＩ僻材的硒部或整体性变形来实现内层
１ｊ外Ｊ：之Ｉ紧密绵合的一种复合ｒ艺由于ｉ发Ｉ ‘ 』ＪＩｌ１简Ｉ、成彤没备简单、成形
内外管材同时变形且界面不分离。双金属复合管
的一般设计原则是基材满足管道的设计应力．内衬管材满足耐腐蚀或耐磨损等性能要求。因此与

液压胶管总成的工作原理

液压胶管总成的工作原理
液压胶管总成的工作原理是通过液压力学原理来实现的。

液压胶管总成由内胶管、加强层和外胶管组成。

工作时，液体通过胶管内的通道输送到所需位置。

液体的输送过程中，液压泵会产生一定的液压，将液体推送到液压系统中。

液体通过液压胶管内的通道，进入液压缸等装置，并施加力量。

当液体进入液压胶管时，液压胶管内的加强层起到支撑和耐压的作用，防止液压胶管失去形状或破裂。

加强层通常由纤维材料或金属丝制成，具有高强度和耐压性能。

液体在液压系统内的增压过程中，液压胶管的外胶管起到保护加强层的作用，防止外界因素对加强层的损害。

外胶管通常由橡胶或聚合物材料制成，具有柔软性和耐磨性。

总结起来，液压胶管总成的工作原理是通过液压力学原理来传递压力和力量，内胶管用于输送液体，加强层提供支撑和耐压性能，外胶管起到保护加强层的作用。

(1)纤维增强聚合物基复合材料界面残余热应力研究

纤维增强聚合物基复合材料界面残余热应力研究赵若飞　周晓东　戴干策(华东理工大学聚合物加工室上海200237)摘要:本文综述了聚合物基纤维复合材料界面残余热应力的形成、测定方法和各种理论分析方法。

阐述了残余应力对界面粘结强度以及复合材料断裂韧性和强度的影响,最后对界面残余应力的控制方法作了评述。

关键词:聚合物基纤维复合材料　残余热应力　界面1　前　言聚合物基纤维复合材料的基体和增强纤维的热膨胀系数存在很大的差异,而复合材料有相当部分是在升温条件下成型的,当温度降低时,由于基体和纤维的体积收缩率不同,会产生热残余应力,热固性树脂在固化过程中发生体积收缩也会形成残余应力。

复合材料的残余应力同时存在于基体、纤维和界面上,基体中的应力会使基体的性质发生变化[1、2],使基体的耐冲击性、疲劳强度、压缩强度等下降,甚至会引起基体的破坏。

纤维中主要存在轴向压缩残余应力,可能引起纤维发生曲折[3]。

界面相的残余应力有径向压缩或拉伸应力、环向拉伸应力和界面剪切应力[4、5],这些应力都会对界面的粘结强度和纤维的脱粘产生重要的影响[6～8]。

界面相残余应力的存在显然严重影响复合材料的宏观性能,因此,人们一直希望能定量测定它,但是界面层的厚度很小,属于微结构(纳米结构),而且界面存在材料的内部,所以难以直接测量残余应力[9]。

纤维和基体中的残余应力则可采用各种实验方法来测定,例如光弹性法[2、10]、Ramman光谱法[11]、纤维总应变法[12]、碳纤维电阻率法[13]、单丝拔除法[14]等,可以通过测定邻近界面的基体或纤维中的残余应力来得到界面残余应力。

另一方面,三十年来发展了有限元分析等各种理论分析方法研究复合材料残余应力[15～21],使人们对界面残余应力有了深入的认识。

近年来热塑性树脂基复合材料得到发展和广泛应用,人们对聚合物基复合材料的界面残余应力的研究越来越重视,这是因为与热固性树脂基复合材料相比,这种热塑性树脂在加工冷却过程中多伴有结晶的形成,与纤维的体积收缩比具有更大的差异[1、22],可能形成较大的界面残余应力。

复合管液压胀接成型的理论分析与数值模拟(第四章)解读

第四章热载荷对复合管残余接触压力的影响第四章热载荷对复合管残余接触压力影响的数值模拟4.1 引言经过塑性成形得到的双金属复合管管层之间的结合方式为机械结合,因此工作温度的循环变化将引起内外管的变形量不同,可能会导致复合管出现分离脱层现象;因此研究经历温度循环变化后复合管的结合紧密程度是一个很重的问题。

陈海云[21]等经过试验分析得出结论:当温度超过反向屈服温度后,随着温度的升高后冷却,其残余接触压力逐渐降低,当温度升高到一定状态时,内外管分层脱离。

4.2 热载荷对残余接触压力的影响4.2.1 有限元模型及载荷施加有限元模型采用 3.2.1的有限元模型,在模拟分析热载荷对复合管残余接触压力得影响时,所用模型为加载压力作用下卸载后得到残余接触压力基础上再施加温度载荷。

因此,计算时加载的载荷包括复合管成形所需的胀管压力和温度载荷。

采用有限元法模拟热载荷对复合管残余接触压力的影响,材料的热膨胀系数可以定为随温度变化的函数, 对任一温度下的值程序自动进行插值处理, 因此该方法比理论假设更为接进实际。

20钢和 OCr18Ni9材料随温度变化特性见表 4.1。

表4.1 热膨胀系数随温度变化特性表有限元计算载荷加载过程:在模拟液压胀接过程后,即从第三个载荷步开始分多载荷步施加节点温度载荷。

分别以最高温度为 200℃、300℃、350℃施加三组升温—降温循环,每个温度循环的升温过程从 0℃按 50℃的增量递增到最高温度,降温则按照相同量递减到0℃,在分析时不考虑蠕变的影响。

(1 最高温度为 200℃时的升温—降温模拟前两步施加胀管压力并卸压, 从第三步开始分八个载荷步施加温度载荷。

表 4.2为温度载荷的施加及残余接触压力的变化。

21南京工业大学学士学位论文表4.2 最高温度为200℃的升温—降温过程模拟载荷步温度 (℃残余接触压力(MPa2 - 37.63 50 41.14 100 42.15 150 42.26 200 42.37 150 36.58 100 30.39 50 23.610 0 16.7(2最高温度为 300℃时的升温—降温模拟载荷施加同以上分析。

压力容器焊接残余应力的实验研究与理论分析_上_

压力容器焊接残余应力的实验研究与理论分析3(上)浙江大学化工机械研究所蒋家羚　卢志明　林兴华综合介绍了压力容器焊接残余应力研究现状,提供了一试验容器环焊缝、纵焊缝和接管焊缝残余应力的测量结果和对结果的初步分析。

综合考虑了残余应力影响因素后,对容器环焊缝焊接残余应力的计算,提出了一种简化模型。

经与工程实测结果对比,该模型给出略为保守的结果。

关键词　压力容器　焊接　残余应力1　概况实践表明,未作焊后热处理(PW H T)的钢制压力容器和焊接压力设备,其环焊缝、纵焊缝及开孔接管焊缝部位包括焊缝本身及近缝热影响区均存在着焊接残余应力。

许多情况下焊接残余应力相当大,有时甚至达到和超过母材的屈服强度。

多个容器的测量结果表明,焊态条件下,残余应力水平一般在(013—016)Ρs (材料屈服强度),最高水平可达(019—110)Ρs[1、2]。

焊接残余应力的存在,对容器和设备的脆性断裂、应力腐蚀破坏、疲劳失效会产生较大的影响,因而愈来愈受到重视。

一般说来,因结构形状、板厚、焊缝布置及焊接工艺等诸多因素的差别,实际容器残余应力的大小和分布是不同的。

目前国内外进行的研究工作多数倾向于认为: (1)对同一条对接焊缝而言,平行焊缝方向(即纵向)的残余应力水平一般要高于垂直于焊缝方向(即横向)的残余应力水平。

(2)对圆筒形容器而言,一般情况下筒节纵焊缝的残余应力水平要高于筒节之间对接环焊缝的残余应力水平。

3本项工作为劳动部“八五”攻关项目“锅炉、压力容器安全　技术研究”的子项。

有关圆筒容器对接焊缝纵向残余应力的大小及分布规律,已有若干研究报道,其中M a2 subuch i经验公式[3]常被引用:Ρr=Ρs1-(xb)2e-12(x b)2式中,Ρs为材料屈服强度(M Pa);x为距焊缝中心线的距离(mm);b为残余应力拉伸区半宽(mm),它与材料屈服强度、板厚、焊接输入热量有关,在无法实测时,可用J.Carlssen等提出的经验公式[4]计算:b=15hΡs6ni=1q iv i式中,n为焊道数;h为板厚(mm);q i v i为每道焊缝输入能量(J mm)。

换热器液压胀管残余接触压力的工程图算法

换热器液压胀管残余接触压力的工程图算法
颜惠庚;郁翠菊
【期刊名称】《化工机械》
【年(卷),期】2001(028)004
【摘要】研究了管子与管板胀接的变形规律,将复杂的胀接过程分解为几个变形的迭加,提出了物理意义更明确,应用较为方便的换热器液压胀接残余接触压力的工程图算方法.该方法不仅适用于理想弹塑性材料,而且适用于常规的具有硬化趋势的材料.
【总页数】4页(P211-214)
【作者】颜惠庚;郁翠菊
【作者单位】江苏石油化工学院;无锡市医药职工中专
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.502
【相关文献】
1.换热器液压胀接接头残余接触压力 [J], 王海峰;桑芝富
2.换热器管子—管板液压胀接残余接触压力的测定 [J], 葛乐通;颜惠庚;张炳生;
3.液压胀管工艺残余接触压力分析 [J], 魏峥
4.液压胀管中胀接残余接触压力的理论计算方法及分析 [J], 陈光;张继革
5.幂强化材料的液压胀管残余接触压力理论解 [J], 王海峰;桑芝富
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高强铝合金焊接残余应力的测量

高强铝合金焊接残余应力的测量胡秋实;宋永伦;黄举近【摘要】残余应力的“压痕法”检测是一种“近无损伤”的新技术,采用这种方法分别对2219-T87的TIG熔焊和搅拌摩擦焊试板接头区的残余应力进行了检测,并进一步观测了这两种焊接方法完成的法兰环缝、FSW的T型接头等的残余应力状态.通过分析与对比,验证了这一检测方法具有较好的工程应用前景.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2015(045)008【总页数】4页(P7-10)【关键词】2219铝合金;焊接;残余应力;检测;压痕法【作者】胡秋实;宋永伦;黄举近【作者单位】北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124;中国航天科技集团公司长征机械厂,四川成都610100【正文语种】中文【中图分类】TG407在焊接结构的制造中，由于不均匀加热和冷却、接头区组织变化等原因而产生的内应力称为焊接应力[1]。

其中，焊接残余应力专指焊后残留在焊接构件内的应力，当具有残余应力的焊接结构承受外载作用时，构件的实际承受应力为残余应力与工作应力的代数和；残余拉应力会降低接头的疲劳强度，在腐蚀性介质环境下会促进一些材料的应力腐蚀开裂[2]。

因此，实现焊接结构残余应力状态的检测、分析与评估，对于优化结构与制造工艺的设计、控制焊接残余应力的分布，改善构件尺寸稳定性，提高其使用性能和寿命均有重要意义[3]。

从金属材料残余应力的分类[4]可知，第一类残余应力是宏观残余应力。

它在材料较大范围或许多晶粒范围内存在并保持平衡，在多个连续晶体范围内保持常数，当第一类残余应力所产生的力或力矩的平衡状态遭到破坏，将导致构件宏观尺寸的变化。

因此，宏观残余应力与焊接残余应力导致的结构件焊后变形关系最大。

第二类残余应力是微观结构应力。

它存在于晶粒尺度内并保持平衡，在一个或几个晶粒的部分范围内保持均匀。

ASME应变强化本构模型及压力容器安全裕度分析_周连东

13
CPVT
ASME 应变强化本构模型及压力容器安全裕度分析
asme真实应力应变曲线fig1asmetruestressstraincurve爆破压力比较table1comparisonburstpressure材料参数有限元爆破压力mpa实测爆破压力mpa使用实测值的asme应力应变曲线16111620使用保证值的asme应力应变曲线113221620从有限元模拟的等效应力应变曲线有限元模拟的爆破压力与实测爆破压力的比较可以知道用保证值asme真实应力应变曲线模拟的等效应力等效应变及爆破压力值都比用实测值asme真实应力应变曲线模拟的结果小保证值的asme真实应力应变曲线是偏安全的工程中压力容器的分析设计应采用建立在标准保证值上的asme应力应变曲线可使容器的实际塑性应变比设计中确定的塑性应变小能够确保容器的经济性与安全性的统一
2． 2 爆破压力
压力容器的爆破压力最能反映压力容器的实际承载能力，有限元模拟和实测的爆破压力［4］如表 1 所示。从表 1 可以看出，采用保证值与实测值的 ASME 真实应力—应变曲线模拟的爆破压力二者相差很大；用保证值的 ASME 真实应力—应
变曲线进行模拟的爆破压力与实测爆破压力误差
图 3 有限元等效应力—应变曲线
图 2 等效应力云图
为了了解整个加载过程中筒体最大等效应力和等效应变部位的等效应力和等效应变的变化情况，图 3 示出了两种材料参数下筒体最大等效应力和等效应变部位随内压变化的等效应力—应变曲线。可以看出：利用实测材料参数进行模拟的等效应力—应变曲线位于利用标准材料参数进行模拟的等效应力—应变曲线之上，而且两者之间的结果数据相差较大，同一应变下，前者的等效应力明显大于后者的等效应力；如当标准材料参数下发生最大 28． 8% 的等效应变时，实测材料参数下只发生 14% 左右的等效应变，远小于其 32． 1% 的最大等效应变；当标准材料参数下发生 10% 的等效应变时，实测参数下只发生 3． 5% 的等效应变；当标准材料参数下发生 5% 的等效应变时，实测参数下只发生 1% 的等效应变；当标准参数下发生的等效塑性应变过小时，实测参数下就可能

滚压强化变形及残余应力的数值仿真的开题报告

滚压强化变形及残余应力的数值仿真的开题报告一、研究背景与意义滚压强化是一种表面处理技术，通过对金属表面的机械变形使其得到强化的效果，从而提高材料的耐疲劳性能和使用寿命。

滚压强化的应用领域非常广泛，例如汽车、飞机等航空航天领域，机械制造、建筑等行业。

滚压强化已成为当今材料加工领域中的重要研究方向之一。

然而，在滚压强化过程中，金属材料在受到机械变形的同时会受到残余应力的影响，因此需要对滚压强化变形及残余应力进行研究和分析。

通过数值仿真的方法，可以对滚压强化过程中的变形与应力进行模拟，从而帮助研究者更好地理解滚压强化的机理。

二、研究现状及不足滚压强化变形及残余应力的数值仿真研究已经得到了广泛的应用和研究。

许多研究者利用有限元软件对滚压强化过程中的变形和应力进行数值模拟，并对滚压强化的机制和影响因素进行了探究。

同时，一些研究者也利用计算流体力学模拟方法来研究滚压强化过程中的热力学效应。

然而，目前的研究在一些方面还存在不足。

首先，大多数研究只关注了单一的材料系统，缺乏多种材料的比较研究。

其次，目前的数值模拟方法尚不能完全准确地预测滚压强化过程中的残余应力，需要进一步提高数值仿真的精度和准确性。

同时，一些重要参数的选择还需要更加细致的讨论和优化。

三、研究内容与方法本文将对滚压强化过程中的变形及残余应力进行数值仿真研究，重点关注以下内容：1.多种材料系统的比较研究。

通过对不同材料的滚压强化过程进行数值模拟比较，探究不同材料系统的特性及其对滚压强化的影响。

2.滚压强化参数的敏感性分析。

选择不同的滚压强化参数（如滚压力、滚压速度等），利用数值仿真方法研究这些因素对滚压强化变形及残余应力的影响，以找到最佳的滚压强化参数。

3.滚压强化过程中残余应力场的数值模拟。

利用有限元方法建立数学模型，模拟滚压强化过程中材料的变形及残余应力分布情况，探究不同材料和滚压强化条件下的应力场分布规律。

四、预期研究成果通过本文的研究，预计达到以下预期成果：1.深入探究不同材料系统的特性及其对滚压强化的影响，为未来工程实践提供参考和借鉴。