基于应变硬化模型的复合自增强圆筒的应力分析.pdf

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1、基于应变硬化模型的复合自增强圆筒的应力分析章宏令(安徽理工大学，安徽淮南232001)摘要：自增强是通过提高压力容器的残余应力来增强他们的承载能力和疲劳寿命。自增强复合圆筒可以承受比一个具有相同尺寸的单层圆筒更高的压力。引入了应变硬化模型，对自增强复合圆筒的残余应力进行了分析，并对其分布进行了预测。研究表明：复合圆筒内壁的切向残余应力和应力幅随着超应变度的增大而增大。缩套是提高压缩残余应力的一个非常有效的方法。关键词：自增强；应变硬化模型；残余应力分析；超应变度中图分类号：TH49；TB24文献标识码：A文章编号：1001—4837(2010)11—0025—05doi

2、：10．3969／j．issn．1001—4837．2010．11．005StressAnalysisofanAutofrettagedCompoundCylinderBasedonStrainHardeningModelsZHANGHong——ling(AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001，China)Abstract：Theautofrettageprocessisusedtoenhancethecarryingcapacityandfatigueli~timeofpres·surevesselsby

3、introducingcompressiveresidualstressintothem．Anautofrettagedcompoundcylindercanresistahigherpressurethanasinglecylinderhavingthesamedimension．Strainhardeningmodelswereinvestigated，residualstressanalysisofanautofettagedcompoundcylinderwasconducted．There-sidualstressdistributionoftheautofr

4、ettagedcompoundcylinderwaspredicted．Theresultsshowthat：thetangentialresidualstressandstressamplitudeofanautofrettagedcompoundcylinderincreasedwiththe0一verstrainleve1．Theshrinkfitprocessisaveryeficientwaytoextendcompressiveresidualstress．Keywords：autofrettageprocess；strainhardeningmodels；

5、residualstressanalysis；overstrainlevel度将会降低。因为Bauschinger效应使自增强圆0引言筒的内壁压缩残余应力降低。该Bauschinger效应是塑性应变的作用。自增强是通过提高压力容器的压缩残余应力基于理想弹塑性模型的自增强模型是Hill提来增强他们的承载能力和疲劳寿命。近年来出现出来的。但由于Bauschinger效应和应变硬化了通过缩套方式制造的多层圆筒，可以提高圆筒的存在，它的计算精度是有限的。然而，应变硬化的压缩残余应力，且可以承受比一个具有相同的模型通过运用曲线拟合，考虑了Bauschinger效应尺寸的单层圆筒更

6、高的压力⋯。但是，由于和应变硬化，因此，它可以提供比理性弹塑性模型Bauschinger效应的影响，完全塑性圆筒的屈服强更准确的结果。国外学者Park等研究了理·25·基于应变硬化模型的复合自增强圆筒的应力分析VoW7．Nol12010想弹塑性模型自增强处理后的复合圆筒的残余应力。复合圆筒内壁处的残余应力随着超应变度的增加而增加。此外，复合圆筒的内壁残余应力在内壁被机加工后也会增加。文中引入了应变硬化模型，对自增强复合圆筒的残余应力进行了分析，并对自增强复合圆筒的残余应力分布进行了预测。1复合圆筒的残余应力1．1材料和应力一应变曲线实际中，绝大多数材料是非理想塑性材料，

7、都表现出一定的应变硬化，材料屈服后，应力一应变并非为直线。设单层圆筒的材料是高强度钢AI—SI4340。单层圆筒的残余应力可以通过两种方法计算得出，即理想弹塑性分析和应变硬化分析。图2一般应变硬化模型的应力一应变曲线两者的差异在于用于计算残余应力的应力一应变表1AISI4340钢的力学性能曲线。参数数值实际的AISI4340钢的应力一应变曲线如图弹性模量E／GPa2051所示。一般应变硬化材料的应力一应变曲线如抗拉强度／MPal272图2所示，其被划分为4段：0一A段，A一日段，曰伸长率％19一D段和D—E段。0一A段和B—D段是线性弹屈