自增强技术对组合式挤压筒服役特性的影响分析

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1、自增强技术对组合式挤压筒服役特性的影响研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：熊乙锟指导教师：王勇勤教授专业：机械设计及理论学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一三年五月TheEffectonUsageofMulti-layersContainerwithAutofrettageTechnologyAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngi

2、neeringByXiongYiKunSupervisedbyProf.WangYongqinSpecialty:MechanicalDesignandTheoryCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity，Chongqing，ChinaMay2013重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要挤压筒是大型挤压装备的共性关键部件之一，在挤压过程中承受较高的工作温度和载荷，内筒与材料接触界面还承受材料的高速流动，造成严重磨损，导致挤压筒寿命很短。作为高压承

3、载部件，挤压筒多设计为过盈装配形式的组合筒，但在内筒内壁处仍有可能出现切向拉应力和压应力的往复变化，从而降低了其使用寿命。本文借鉴超高压容器的自增强技术，对自增强组合式挤压筒的应力及变形规律作了较为系统的探讨。本文主要进行了以下工作：①基于弹性力学基本原理，建立了多层组合式圆筒的应力及变形弹性解析；利用弹塑性基础理论，得到了在自增强压力作用下多层组合圆筒应力及位移分布的弹塑性解析式。②运用有限元软件对组合式挤压筒过盈套装及自增强压力作用工况的应力分布进行了分析，计算结果与解析式吻合较好。③自增强压力卸

4、除后，组合圆筒内筒残余应力场应为塑性变形残余应力场与套装压力场的叠加，推导了内筒残余应力表达式，并通过有限元计算验证了解析式的正确性；分别对自增强处理设计的两种方案进行了比较。④研究了自增强压力值、各层筒过盈量以及内筒径比对内筒应力分布的影响；讨论了内筒在自增强压力作用下，将材料视为理想弹塑性体和双线性强化模型时应力幅值及塑性区深度的变化，证明了将材料视为双线性强化模型时更符合实际情况。⑤针对组合筒外筒所具有的加热孔、散热孔及线槽等表面结构的应力集中现象，对结构进行了优化，降低了各处应力幅值，从而避免

5、外筒发生裂纹扩展，延长使用寿命。本论文所用的研究思路和分析方法对完善挤压筒的设计，改善服役条件，提高组合式挤压筒的使用寿命具有一定的理论指导意义。关键词：组合式挤压筒，弹塑性解析式，自增强技术，外筒结构优化I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTThecontaineristhemostgreatgeneralcharacterpartoflargeextrusioninstrument.Itbearshightemperaturepressureduringextrusionprocess.T

6、heinterfacebetweeninnerlayerandextrusionbilletsufferedtheextremelyhighmaterialflowspeedandthisalwayscauseabrasion,thosefactsleadthecontainer'slifetobeshort.Astraditionallydesignprocessofextrusioncontainers,thelayersareonlyconsiderofidealelasticmaterialw

7、hichmeansthestandardofrationaldesignisthatthepeakstressisundertheadmissiblestress.Inordertodecreasethepeakstressoninnerface，thepre-loadstructureofassemblymultilayerswithinterferencebetweeninterfaceofeachlayers.Inthispaperamethodthatcombinetheautofrettag

8、etoassemblyarepresentedandthestressdistributiononlayersareanalyzed.Andalsosomeresearchesaboutmaterialhardeningoftheinnerlayersaredown.Mainlyworksareasfollows:①Basedontheelasticityknowledge,equationstoanalysisthestressdistribution