积分中值屈服准则解析厚板轧制椭圆速度场

为解决非线性Mises比塑性功率积分困难以及由此导致的轧制功率解析式难以获得的问题,本文通过建立并利用线性比塑性功率表达式对提出的椭圆速度场进行能量分析,得到了轧制力能参数的解析解.文中通过对变角度屈服函数求积分中值,构建了一个新的屈服准则,它是主应力分量的线性组合,在π平面上的轨迹是逼近Mises圆的等边非等角的十二边形,其基于Lode参数表达式的理论结果也与实验数据吻合较好.同时,根据厚板轧制时金属流动速度从入口到出口逐渐增大的特点,提出了水平速度分量满足椭圆方程的速度场,该速度场满足运动许可条件.通过相应的轧制能量分析,获得了基于线性屈服准则的内部变形功率以及基于应变矢量内积法上的摩擦功率与剪切功率.在此之上,通过泛函的极值变分导出了轧制力矩、轧制力以及应力状态系数的解析解,并与现场实测数据进行了对比,结果表明利用本文提出的屈服准则与速度场所建立的轧制力矩与轧制力模型与实测值吻合较好,其中轧制力误差小于5.3%,轧制力矩误差在6%左右.     

平均化屈服准则及其在管道失效解析中的应用

为得到准确可靠的管道爆破压力预测式,建立一个新的屈服准则进行管道塑性失效分析.为此,通过对变角度边心距求积分中值,建立一个随主应力分量线性变化的屈服准则,称为平均化屈服准则.该准则在π平面上的轨迹位于Mises圆内部,几何形状为一个等边非等角的十二边形.经与金属屈服的实验数据对比表明,该准则的Lode参数改写式为相互连接的分段直线,与实验数据吻合较好.在此基础上,利用该准则分析了管道受力时的应力、应变场,通过考虑材料的应变硬化效应,求出了管道爆破压力的解析解,并讨论了影响管道爆破压力的主要参数.通过与基于Tresca准则、Mises准则和TSS准则得到的管道爆破压力以及实验数据的对比表明:爆破压力预测值依赖于不同的屈服准则,并且基于本文准则的结果对实验值具有更高的逼近程度.此外,研究还发现管道几何尺寸和应变硬化指数是决定管道爆破压力的关键因素,管壁较厚或直径较小的管道可以承受更大的压力.本文结果对于设计和评估油气管道具有重要的意义.