自紧身管的弹塑性分析与强度设计

本文在〔1,2〕的基础上,通过对炮钢材料应力应变试验曲线的分析,建立了炮钢材料的弹塑性本构关系,利用NFAP程序的有关程序模块和文献〔1〕建立的材料模块编制了GANP液压自紧身管弹塑性分析专用程序,对模拟管与自紧身管进行弹塑性分析的结果表明,模拟管的计算值与实测值相当吻合,比较文献〔1〕更接近实测值,自紧身管比未经自紧处理过的身管强度提高58％～68％。     

自紧厚壁圆筒静压强度模拟试验研究

介绍38CrNi3MoV钢制厚壁圆筒模拟管的试制过程,对6支厚壁圆筒模拟管进行液压自紧和静压强度模拟试验。结果表明:在壁厚比1.6和1.65、自紧压力720～780 MPa、材料强度Rr0.1≥1 280 MPa条件下,采用液压自紧工艺后6支厚壁圆筒模拟管实测静压强度达520～575 MPa,实测静压强度为理论静压强度的70%～76%。     

“二次”鲍辛格效应对开端液压自紧圆筒强度的影响

本文研究了“二次”鲍辛格效应对不经稳定化处理的精加工后的开端液压自紧圆筒强度的影响问题。 采用考虑材料应变硬化的最简单解法,计算精加工后自紧圆筒内膛一点在自紧加压过程中的相当应变,采用考虑材料鲍辛格效应的比较精确解法,计算该点在自紧卸压过程中的相当应变。根据塑性理论中“单一曲线假设”,利用拉伸-压缩试样,追溯精加工后自紧圆筒内膛一点处塑性变形的历史,进行对后继塑性变形过程模拟的实验。寻求出了“二次”鲍辛格效应影响下的精加工后的开端液压自紧圆筒的强度计算公式。文中分析论证了这种实验的合理性,并由实验验证了公式的准确性。 在上述研究的基础上,本文提出了失去“二次”鲍辛格效应对精加工后开端液压自紧圆筒强度影响的内膛半径的临界值概念。     

用机械自紧法提高园筒的弹性强度

<正> 一、前言 用自紧技术来提高厚壁园筒弹性强度(以下简称强度)的方法已被广泛采用。自第二次世界大战以来,国外普遍用液压自紧法来提高各种火炮身管的强度和疲劳寿命。随着火炮膛压的增高及炮钢材料强度的提高,液压自紧时所用的液体介质压力越来越高,     

一种自紧厚壁圆筒非线性混合硬化模型及残余应力分析

为准确地计算自紧身管强度及疲劳寿命,建立一种能反映其非线性应力与应变关系和包辛格效应等性能的材料本构模型,用以提高残余应力计算精度。基于非线性随动硬化模型,建立一种适用于表征自紧身管力学性能的非线性混合硬化模型,通过数值计算可获得残余应力分布情况;为提高数值计算的收敛速度,结合所建立的材料本构模型和各参量间的弹塑性关系,推导了与本构模型密切相关的一致切线刚度矩阵;为验证该本构模型的正确性,综合运用拉压试验和优化算法确定材料参数,进行了自紧身管残余应力有限元数值计算及分析。结果表明：数值计算的残余应力分布曲线与试验数据基本吻合;建立的炮钢本构关系模型能真实反映自紧厚壁圆筒的残余应力分布情况。     

鲍兴格效应对自紧身管残余应力影响规律的研究

根据炮钢材料的拉伸 -压缩特性 ,通过模拟实验 ,建立了以鲍兴格效应系数为函数计算自紧身管壁内任意一点残余应力的理论模型。与以往不同的是利用炮钢材料的拉伸 -压缩试样 ,通过拉伸 -压缩实验用最小二乘法拟合出鲍兴格效应系数与壁内最大拉伸变形量的关系。在计算自紧身管残余应力时 ,鲍兴格效应系数不再被视为常量而被视为变量 ,因此 ,这就克服了以往鲍兴格效应系数取平均值所带来的误差。本文采用修正的 Mises屈服准则以及形变理论 ,按广义平面应变问题 ,建立了强化材料的应力应变模型 ,导出了具有应变硬化 ,鲍兴格效应系数被视为变量的强化材料液压自紧圆筒的残余应力公式。实验也表明 :用鲍兴格系数为变量的理论模型进行炮钢材料自紧身管的残余应力计算更合理 ,更能反映自紧火炮身管的实际状态。     

自紧载压低温处理厚壁圆筒的强度及疲劳寿命研究

将6支中小尺寸模拟管进行自紧载压低温处理,对3支精加工前后的小尺寸模拟管和3支精加工后的中尺寸模拟管分别进行弹性强度测试,将具有内表面预制裂纹的6支中小尺寸模拟管进行液压循环疲劳寿命试验。结果表明:当壁厚比为1.768、自紧度为0.8、模拟管材料屈服强度Rr0.1≥1 200 MPa时,精加工后模拟管实测强度为700~721 MPa(自紧压力为756~792 MPa);在循环压力600MPa下,6支模拟管都以穿透型形式泄漏破坏,最终疲劳寿命为2504~3499次。     

液压自紧炮身(半精加工)的应力与强度

本文研究的对象是开端液压自紧圆筒(Ni-Cr钢)。用考虑材料应变硬化的最简单解法计算加压过程中圆筒的应力分布及内压-外表面应变关系。将材料单向拉伸-压缩曲线中的鲍兴格效应线性化;以圆筒塑性区中的切向应变代替相当应变,求卸压过程应力变化及内压-外表面应变关系的解。进而可由加压与卸压两个过程应力分布的代数和求残余应力。由于上述近似计算,所以这种解是最简单的。文中用试验和理论分析验证了这种近似的合理性,并用自紧过程内压-外表面应变的实际测定和自紧圆筒残余应力的测定证明这种理论解有相当满意的准确性。在上述残余应力理论分析的基础上,本文初步探讨了液压自紧炮身强度设计和自紧工艺参数设计的有关问题。     

自紧圆筒经稳定化热处理及机加工后的残余应力和强度

本文提出稳定化热处理时自紧圆筒壁内再次发生反向屈服是自紧处理时卸载反向屈服的继续,导出了自紧圆筒经稳定化热处理以及机加工后的残余应力计算公式和强度计算公式。经实验验证,这些公式的计算值与实测值吻合的较好。     

某火炮筒紧身管设计及有限元分析

针对筒紧身管应力分布复杂和发射时身管应力动态变化的问题,设计筒紧身管外形尺寸,按筒紧身管的弹性强度极限进行实际校核.根据lame公式和力的叠加原理对身管内外筒的应力进行理论计算,用ANSYS软件对预应力下的筒紧身管和发射时身管的应力分布情况进行仿真,并比较理论计算值和有限元仿真分析值.结果表明:筒紧身管内筒受力变化复杂,内筒和外筒的内壁应力集中,且呈分层特性.     

自紧－时效圆筒残余应力与强度的研究（Ⅱ）──精加工圆筒的残余应力与强度

文中基于理想弹－塑性模型，进一步对精加工自紧－时效圆筒的应力状态作了分析，导出了残余应力公式以及自紧－时效身管的强度公式。计算了模拟管残余应力和强度，并与Ｓａｃｈｓ镗削法测定的结果作了比较。结果表明，二者吻合较好，从而证实了上述残余应力公式与强度计算公式的可靠性。     

强化材料液压自紧圆筒的残余应力和强度

本文按照广义平面应变问题,采用修正的Mises屈服准则及形变理论导出了具有应变硬化、包兴格(Bauschinger)效应的强化材料液压自紧圆筒的残余应力公式及其强度公式。经实验验证,这些公式不仅简单而且计算精度较高。     

一种新的机械自紧厚壁圆筒塑性半径计算方法

为推导一种新的机械自紧厚壁圆筒塑性半径的计算公式,首先采用ANSYS对不同摩擦系数的机械自紧进行数值模拟,发现摩擦系数对残余应力和塑性半径无影响,因此在推导塑性半径计算公式时可不考虑摩擦系数的影响;其次根据机械自紧过程中冲头圆柱段和厚壁圆筒接触处径向应力相等推导出了塑性半径的计算公式.利用该公式计算了9个不同模拟管的塑...     

测定材料屈服极限的一种简易方法

基于厚壁圆筒的弹性失效准则所确定的圆筒的初始屈服压力与材料的屈服极限的关系,设计了一种测定材料屈 服极限的实验方法,并测得了一组试验数据。通过对该试验数据的分析得到了圆筒的初始屈服压力,最终求得了材料的屈 服极限。由于该试验值与理论值误差较小,表明了该试验方法具有较好的可靠性。该方法对研究材料的力学性能及压力容 器的失效规律具有一定的工程实际意义和理论价值。     

Al-PTFE活性材料的冲击压力对冲击释能规律影响研究

将铝粉(Al)和聚四氟乙烯(PTFE)混合压制成型,经弹道枪发射获得速度,并撞击密闭容器内部,通过压力测量获取活性材料能量释放量,研究冲击量对活性材料的能量释放特性。用高速摄像观察活性材料的反应现象。结果表明:冲击力较小时Al-PTFE活性材料与动态冲击力呈正比关系,当冲击压力超过一定值时,即弹道枪发射速度在1 200 m/s以上时,Al-PTFE活性材料能量能够完全释放。     

炮管自紧加压时的弹塑性断裂力学分析

本文根据塑性力学增量理论,用非线性有限元法,计算了炮管弹塑性断裂力学参量J积分,通过实验测定的炮管用钢的J_R阻力曲线,按照弹塑性断裂力学J积分准则,分析了炮管在自紧加压时裂纹的启裂和失稳扩展规律,确定了炮管在自紧时初始裂纹尺寸和自紧度的关系。本文的研究对石油化工用高压圆筒容器和管道自增强时的安全分析也是适用的。     

弹带槽底压力作用下的弹体复合结构应力分析

给出弹体复合结构在受弹带槽底压力作用下的应力分析。通过数值解与平面解析解的比较可以看出，受局部压力作用的圆筒与受均布压力作用的圆筒不同，不能用平面问题的Ｌａｍｅ′解做该问题的近似解答，必须使用数值方法才能给出较可靠的分析。该结论不仅对受弹带槽底压力作用的弹体应力分析具有工程意义，而且对诸如身管机械自紧等一类问题均有参考价值。     

理想弹塑性线性强化模型的身管残余应力分析

为计算理想弹塑性线性强化模型机械自紧身管的残余应力,基于弹塑性力学和一些基本假设,通过对加载和卸载过程中的身管做弹塑性分析,得到了机械自紧身管的塑性半径、加载和卸载过程中的应力应变、反向屈服半径的计算公式。利用机械自紧身管加载和卸载过程中的应力,给出了身管有反向屈服和无反向屈服两种情况下残余应力的计算公式。应用这些公式计算了一个模拟管的塑性半径、反向屈服半径和残余应力,结果表明理论值与实验值吻合良好。     

身管受端部效应影响的主测试截面的选取原则

从身管的实际形态出发，分析讨论了自紧身管受端部效应影响时，阶梯圆柱段主测试截面的选取原则。其结果与圣维南原理定量判断相当。     

身管受端部效应影的主测试截面的选取原则

从身管的实际形态出发，分析讨论了自紧身管受端部效应影响时，阶梯圆柱段主测试截面的选取原则。其结果与圣维南原理定量判断相当。