扁平绕带压力容器内爆炸动力响应数值模拟

运用ANSYS／LS—DYNA非线性显示动力学有限元软件,采用流固耦合方法,对10°,15°,20°倾角的扁平绕带压力容器在内部中心处爆炸作用下的动力响应进行了数值模拟。分析了缠绕倾角对容器的抗爆性能的影响和装药形状对容器爆炸作用产生的影响。结果表明：缠绕倾角越小,容器的抗爆特性越好;同等重量下,球形装药在爆心处产生的冲击载荷要比柱形装药产生的小,并且产生的爆炸作用更加均匀。     

扁平绕带式压力容器层间摩擦力作用机理分析研究

本文通过对绕带容器带层间摩擦力作用的理论分析与试验研究,得出绕带容器层间存在的摩擦力对绕带容器的轴向与环向均有加强作用,并得出量化值,这给绕带容器的设计与安全运行提供了依据.     

一种新型吸能装置的轴向耐撞击性能分析

基于传统吸能元件薄壁圆管的结构形态及其功能型要求,给出了一种端部带翻转模的新型吸能装置。在薄壁圆管直径和长度给定的前提下,通过改变翻转模诱导半径和管壁厚度,诱发了圆管在轴向冲击荷载下的四种变形模式,并对其中翻转变形模式进行了深入分析,考察了应变率、惯性效应和几何参数对其耐撞击性能的影响规律。有限元计算结果表明,发生翻转变形模式的薄壁圆管荷载-位移历程较平稳,总效率较高,具有较优异的轴向耐撞击性能;材料的应变率效应、翻转模半径与管壁厚度之比(r/t)、管壁厚度与圆管直径之比(t/D)对撞击荷载有较大的影响,而圆管自身的惯性效应对撞击荷载的影响较小。数值模拟结果为耐撞击结构部件的设计提供了参考依据。     

螺旋错绕式高压容器的应力分析

根据螺旋错绕式高压容器的结构、变形及层间摩擦特点,系统地导出了该型容器的总体应力计算公式,并用(?)500mm 内径扁平绕带容器的试验结果,对现有的几种应力计算法作了对比分析。结果表明本文的计算公式有足够的精度,可用于强度设计计算。     

定型绕带高压容器的应力分析和安全评定

本文较详细地分析了定型绕带高压容器的应力状态及特性,对有缺陷绕带容器的断裂疲劳破坏进行了探讨,指出绕带容器轴向“薄弱”的特点。文章针对某φ1000mm绕带容器存在的环向缺陷进行了断裂疲劳安全评定分析计算,结果表明该缺陷的存在不影响该容器在原工况下的安全使用,并给出了安全疲劳寿命次数。     

扁平绕带高压容器自增强压力的计算

扁平绕带容器在国内成功地得到应用。为了保证钢带缠绕的质量,使带层贴合紧密,采用超压自增强处理是简单易行的有效方法,本文通过模拟容器的自增强试验和各钢带层的应变测量,分析了绕带容器自增强的应力情况,提出绕带容器自增强压力的计算力法。     

扁平绕带容器轴向与环向强度试验研究

扁平绕带容器是我国首创的具有良好发展前景的一种高压容器。本文进行了扁平绕带容器轴向强度试验研究，根据钢带层间摩擦力，导出了与实测值相当吻合，计算简便，易于工程应用的轴向，环向爆破压力计算公式。并从理论上阐明了现有几种环向爆破压力公式之间的内在联系，为实现轴向，环向等强度设计提供了理论依据。     

铝合金热轧过程塑性变形分析

根据弹塑性热力耦合大变形有限元理论,获得热轧过程中的数值仿真模型,分析轧制过程中轧件单道次轧制的变形规律以及平均应变率、摩擦因数等参数对轧制变形的影响。计算结果表明,轧件的应变在轧制过程中逐渐增大,并且在轧件表面的应变要大于其中心应变;轧件表面在轧制入口处应变率最大,轧件中心最大应变率发生在接触区约1/3处;轧件表面应变受摩擦因数的影响较大,轧件中心处应变及整体应变率受摩擦因数影响较小。     

椭球封头圆柱形爆炸容器振动特性研究

对椭球封头圆柱形爆炸容器在中心点爆炸状态下的 19次有效炮实验给予了介绍并对实验结果的壳体振动特性进行了分析。理论和实验分析表明 ,在封闭容器内爆炸冲击载荷具有明显的脉冲激励特征 ;容器壳体的振动频谱主要受前 10阶固有频率的影响 ;随着冲击载荷的增加 ,其壳体的主振频率将趋于相应壳体的呼吸频率 ,其应变增长具有减少的趋势 ;联接螺栓的振动模态主要受相应圆柱壳体和封头轴向振动模态的影响 ,并出现了在时域上其振动模态在圆柱壳振动模态和封头轴向振动模态间跳变的现象。     

组合式爆炸容器冲击载荷及其动力响应的数值模拟

本文采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序,通过容器壳体与分布载荷(流场)耦合方法,对椭球封头圆柱形组合式爆炸容器在承受内部中心点爆炸作用的冲击载荷与壳体的动力学响应进行计算分析,并与实测结果进行了对比.结果表明,ANSYS/LS-DYNA程序模拟壳体的应变历程,具有较好的精度;模拟爆炸载荷则存在一定的差异.反射超压由中环面向极点方向顺序加载,峰值逐渐降低,而作用时间逐渐加长.其峰值在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小,而后逐渐增加.最大应变由近爆点向远爆点方向逐渐降低,在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小,而后逐渐增加,在曲率最大处出现了一个较大的应力峰和最大压应力.轴向应变约为周向应变的1/2.容器结构在中环面和椭球壳极点处承受相对较大的载荷和应变,设计时应予以高度重视.     

圆柱形爆炸容器冲击载荷及其动力响应的数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA软件对单层圆柱形爆炸容器内部中心点爆炸后冲击波的产生、传播和壳体动态响应进行了数值模拟。结果表明:爆心环面应变呈现出非严格一致的周期性消涨特征,应变在第一个1/4周期内就得到了最大值,而离开爆心环面筒体上其他点也出现了应变增长现象;爆炸容器封头顶点所受的载荷最大,是最易发生破坏的地方,侧壁与爆点所在横截面的交线也易破坏。     

柱形爆炸容器的振动特性研究

根据唐纳尔简化理论，推导了柱形爆炸容器固有频率的计算公式。在三次不同当量的化爆试验中，测量了容器爆心截面部位的环向应变，研究了应变的响应行为，对应变波形进行了频谱分析。     

Plastic deformation of surface layer during rigid cylinder rolling and sliding

Steady-state plastic deformation of the surface layer induced by the rolling and sliding of a rigid cylinder is investigated using ideal plastic plane strain theory taking into consideration contact friction. The plastic region and length of the contact arc related to the forces and the moment applied to the cylinder are calculated. Results are studied for rolling friction theory in the case of large contact loads and for surface plastic-layer deformation to increase the wear resistance and fatigue strength of machine parts.     

爆炸容器法兰变形试验研究与数值模拟

通过对爆炸容器法兰在准静态压力作用下的应力分布和变形情况的试验研究和数值模拟,得出如下结论：螺栓载荷和容器内压联合作用下的法兰产生偏转和翘曲变形,使得法兰结构应力和变形分布不均;改变法兰关键尺寸,如法兰环厚度、法兰外径、毂的长度等参数,对法兰变形的影响程度不同,其中改变法兰环厚度对法兰变形的影响更为显著。     

柱形爆炸容器动力学响应的有限元模拟与实验检验

应用ANSYS／LS—DYNA非线性有限元程序,对爆炸容器爆心截面部位的环向应变进行了数值模拟。为检验模拟结果,进行了相应当量的化爆实验。分析应变波形发现,两种方法所得峰值应变相近,且峰值到达时间基本一致。由于实际容器的结构响应有多种振型参与,使得试验波形比模拟波形复杂。应用有限元模拟法可研究爆炸容器动态响应的基本特征,在设计和研究爆炸容器时应用该方法成本低、效率高。     

钢丝缠绕增强塑料复合管蠕变行为研究

钢丝缠绕增强塑料复合管(PSP)是我国自主研发的一种高新技术产品。由于基体高密度聚乙烯(HDPE)的粘弹性特性,PSP呈现出时间相关的力学行为。提出一个PSP线粘弹性结构力学模型,研究其各层应力、应变随时间变化规律;对PSP样管进行蠕变试验研究表明:在恒定内压下,周向应变随时间变化缓慢,轴向应变随时间逐步增加,6000 min内应变增加较快,然后逐渐变缓,14000 min后轴向应变约增加了0.16%,理论结果与试验值吻合较好,证实了所建立的三层粘弹性模型可用来预测同类管材的蠕变特性。     

基于弹塑性理论的高速铣削表面粗糙度力学建模

基于分子—机械摩擦理论,提出了已加工表面残留高度的力学模型。并根据热—弹塑性大变形理论,对材料的流动应力方程(非线性)进行了分析,推导出了材料的应变硬化、应变率和温度与切削变形应力增量的关系,研究了不同材料(45钢和3Cr2Mo模具钢)已加工表面残留高度的实验结果,分析了材料物理性能对加工表面粗糙度的影响。     

Computational evaluation of strain-rate-dependent deformation behavior of rubber and carbon-black-filled rubber under monotonic and cyclic straining

The molecular chain network model for elastic deformation behavior and the reptation theory for viscoelastic deformation behavior are used to derive a constitutive equation for rubber. The new eight-chain-like model contains eight standard models consisting of Langevin springs and dashpot to account for the interaction of chains with their surroundings. Monotonic and cyclic deformation behavior of rubber with relaxation under different strain rates have been examined. The results reveal the roles of the individual springs and dashpot, and the strain rate dependence of materials in the monotonic and cyclic deformation behaviors, particularly softening and hysteresis loss, that is, the Mullins effect, occurring in stress-stretch curves under cyclic deformation processes. The validity of the results is checked through comparison with experimental results. The deformation behaviors of a plane strain rubber unit cell containing carbon-black (CB) under monotonic and cyclic straining are investigated by computational simulation using the proposed constitutive equation and homogenization method. The results reveal the substantial enhancement of the resistance of CB-filled rubber to macroscopic deformation, which is caused by the marked orientation hardening due to the highly localized deformation of rubber. The role of strain rate sensitivity on such characteristic deformation behaviors as increases in the resistance to deformation, hysteresis loss, and the effects of the distribution morphology and the volume fraction of CB on the deformation behavior is clarified. The increases in the volume fraction and in the aggregation of the distribution of CB substantially raise the resistance to deformation and hysteresis loss.