基于Mises屈服條件的外壓圓筒自增強研究

唐峰+朱瑞林+夏新遠

摘要為了更加準確地確定超應(yīng)變度，基于米賽斯（Mises）屈服準則，建立了外壓圓筒應(yīng)力方程.在此基礎(chǔ)上，按卸載定理分別建立了受外壓與受內(nèi)壓圓筒自增強方程，通過對當(dāng)量應(yīng)力求解，獲得在彈性階段與塑性階段產(chǎn)生屈服的規(guī)律，并與按屈雷斯加（Tresca）屈服條件導(dǎo)出的方程進行了比較.研究表明，外壓圓筒的彈性及塑性應(yīng)力方程與受內(nèi)壓圓筒狀態(tài)時方程不同，自增強處理后的殘余應(yīng)力大小也有差異，而且按米賽斯屈服準則的殘余應(yīng)力分量比按屈雷斯加屈服條件的殘余應(yīng)力分量大.但由于內(nèi)外壓圓筒的殘余應(yīng)力的當(dāng)量應(yīng)力形式是一樣的，所以兩個強度理論導(dǎo)出的結(jié)果在許多地方相同.

關(guān)鍵詞外壓圓筒；自增強；彈塑性應(yīng)力；強度理論

中圖分類號TH49文獻標識碼A文章編號10002537（2014）05005807

隨著外壓容器已廣泛應(yīng)用于真空貯罐、減壓塔、潛艇外殼等，相應(yīng)的外壓自增強理論的研究也在不斷深入.文獻[1]按第三強度理論，即屈雷斯加（Tresca）屈服條件導(dǎo)出外壓圓筒彈塑性應(yīng)力參數(shù)方程，即用最大切應(yīng)力理論較為滿意地解釋了塑性材料的屈服現(xiàn)象.但不同的材料可能發(fā)生不同形式的失效，即使同一材料在不同的應(yīng)力狀態(tài)下也可能有不同的失效形式[2]，該理論沒有考慮到其它主剪應(yīng)力的影響.所以，本文基于米賽斯（Mises）屈服條件，即按均方根剪應(yīng)力理論對圓筒受外壓條件下的自增強理論進行了研究，建立了外壓圓筒自增強解析解與關(guān)系曲線，這對研究外壓圓筒自增強有著重要意義.

3結(jié)論

按第四強度理論建立了外壓圓筒應(yīng)力方程，并在此基礎(chǔ)上，按卸載定理建立了外壓圓筒自增強理論與設(shè)計計算方法，通過對該解析解分析，獲得產(chǎn)生屈服條件及規(guī)律， 這些規(guī)律、關(guān)系式及數(shù)據(jù)、圖表，可作為圓筒壓力容器工程設(shè)計時參考的依據(jù).內(nèi)壓自增強圓筒建立過程與外壓自增強圓筒相同，所以本文建立的外壓圓筒自增強理論同樣適用于內(nèi)壓自增強圓筒，其中本文討論的一些參數(shù)可以用于實際生產(chǎn).

參考文獻：

[1]朱瑞林，朱國林.外壓自增強圓筒的設(shè)計計算方法[J].中國機械工程， 2010，21（15）：18691874.

[2]劉鴻文. 材料力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社， 2008.

[3]余國琮. 化工容器及設(shè)備[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1980.

[4]陳國理. 壓力容器及化工設(shè)備[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社， 1994.

[5]鄭津洋，董其伍，桑之富. 過程設(shè)備設(shè)計 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2001.

[6]ZHU R L. Results resulting from autofrettage of cylinder[J]. Chin J Mech Engin， 2008，21（4）：105110.

[7]ZHU R L. Ultimate loadbearing capacity of cylinder derived from autofrettage under ideal condition[J]. Chin J Mech Engin， 2008，21（5）：8087.

[8]《數(shù)學(xué)手冊》編寫組. 數(shù)學(xué)手冊[M]. 北京： 高等教育出版社， 1984.

[9]ZHU R L， ZHU G L， TANG F. Anaylysis on autofrettage of clinders[J]. Chin J Mech Engin， 2012，25（3）：615618.

[10]賈紅光.基于ANSYS的厚壁圓筒的彈塑性應(yīng)力分析 [J].青海大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版， 2010，28（3）：812.

[11]唐峰，許第洪.SolidWorks與Pro/Engineer之間圖形數(shù)據(jù)交換方式的研究[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報， 2011，34（1）：37-42.

[12]陳盛秒.外層容器設(shè)計的公式法及其應(yīng)用[J].壓力容器， 2008，28（1）：3033.

（編輯陳笑梅）

摘要為了更加準確地確定超應(yīng)變度，基于米賽斯（Mises）屈服準則，建立了外壓圓筒應(yīng)力方程.在此基礎(chǔ)上，按卸載定理分別建立了受外壓與受內(nèi)壓圓筒自增強方程，通過對當(dāng)量應(yīng)力求解，獲得在彈性階段與塑性階段產(chǎn)生屈服的規(guī)律，并與按屈雷斯加（Tresca）屈服條件導(dǎo)出的方程進行了比較.研究表明，外壓圓筒的彈性及塑性應(yīng)力方程與受內(nèi)壓圓筒狀態(tài)時方程不同，自增強處理后的殘余應(yīng)力大小也有差異，而且按米賽斯屈服準則的殘余應(yīng)力分量比按屈雷斯加屈服條件的殘余應(yīng)力分量大.但由于內(nèi)外壓圓筒的殘余應(yīng)力的當(dāng)量應(yīng)力形式是一樣的，所以兩個強度理論導(dǎo)出的結(jié)果在許多地方相同.

關(guān)鍵詞外壓圓筒；自增強；彈塑性應(yīng)力；強度理論

中圖分類號TH49文獻標識碼A文章編號10002537（2014）05005807

隨著外壓容器已廣泛應(yīng)用于真空貯罐、減壓塔、潛艇外殼等，相應(yīng)的外壓自增強理論的研究也在不斷深入.文獻[1]按第三強度理論，即屈雷斯加（Tresca）屈服條件導(dǎo)出外壓圓筒彈塑性應(yīng)力參數(shù)方程，即用最大切應(yīng)力理論較為滿意地解釋了塑性材料的屈服現(xiàn)象.但不同的材料可能發(fā)生不同形式的失效，即使同一材料在不同的應(yīng)力狀態(tài)下也可能有不同的失效形式[2]，該理論沒有考慮到其它主剪應(yīng)力的影響.所以，本文基于米賽斯（Mises）屈服條件，即按均方根剪應(yīng)力理論對圓筒受外壓條件下的自增強理論進行了研究，建立了外壓圓筒自增強解析解與關(guān)系曲線，這對研究外壓圓筒自增強有著重要意義.

3結(jié)論

按第四強度理論建立了外壓圓筒應(yīng)力方程，并在此基礎(chǔ)上，按卸載定理建立了外壓圓筒自增強理論與設(shè)計計算方法，通過對該解析解分析，獲得產(chǎn)生屈服條件及規(guī)律， 這些規(guī)律、關(guān)系式及數(shù)據(jù)、圖表，可作為圓筒壓力容器工程設(shè)計時參考的依據(jù).內(nèi)壓自增強圓筒建立過程與外壓自增強圓筒相同，所以本文建立的外壓圓筒自增強理論同樣適用于內(nèi)壓自增強圓筒，其中本文討論的一些參數(shù)可以用于實際生產(chǎn).

參考文獻：

[1]朱瑞林，朱國林.外壓自增強圓筒的設(shè)計計算方法[J].中國機械工程， 2010，21（15）：18691874.

[2]劉鴻文. 材料力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社， 2008.

[3]余國琮. 化工容器及設(shè)備[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1980.

[4]陳國理. 壓力容器及化工設(shè)備[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社， 1994.

[5]鄭津洋，董其伍，桑之富. 過程設(shè)備設(shè)計 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2001.

[6]ZHU R L. Results resulting from autofrettage of cylinder[J]. Chin J Mech Engin， 2008，21（4）：105110.

[7]ZHU R L. Ultimate loadbearing capacity of cylinder derived from autofrettage under ideal condition[J]. Chin J Mech Engin， 2008，21（5）：8087.

[8]《數(shù)學(xué)手冊》編寫組. 數(shù)學(xué)手冊[M]. 北京： 高等教育出版社， 1984.

[9]ZHU R L， ZHU G L， TANG F. Anaylysis on autofrettage of clinders[J]. Chin J Mech Engin， 2012，25（3）：615618.

[10]賈紅光.基于ANSYS的厚壁圓筒的彈塑性應(yīng)力分析 [J].青海大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版， 2010，28（3）：812.

[11]唐峰，許第洪.SolidWorks與Pro/Engineer之間圖形數(shù)據(jù)交換方式的研究[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報， 2011，34（1）：37-42.

[12]陳盛秒.外層容器設(shè)計的公式法及其應(yīng)用[J].壓力容器， 2008，28（1）：3033.

（編輯陳笑梅）

摘要為了更加準確地確定超應(yīng)變度，基于米賽斯（Mises）屈服準則，建立了外壓圓筒應(yīng)力方程.在此基礎(chǔ)上，按卸載定理分別建立了受外壓與受內(nèi)壓圓筒自增強方程，通過對當(dāng)量應(yīng)力求解，獲得在彈性階段與塑性階段產(chǎn)生屈服的規(guī)律，并與按屈雷斯加（Tresca）屈服條件導(dǎo)出的方程進行了比較.研究表明，外壓圓筒的彈性及塑性應(yīng)力方程與受內(nèi)壓圓筒狀態(tài)時方程不同，自增強處理后的殘余應(yīng)力大小也有差異，而且按米賽斯屈服準則的殘余應(yīng)力分量比按屈雷斯加屈服條件的殘余應(yīng)力分量大.但由于內(nèi)外壓圓筒的殘余應(yīng)力的當(dāng)量應(yīng)力形式是一樣的，所以兩個強度理論導(dǎo)出的結(jié)果在許多地方相同.

關(guān)鍵詞外壓圓筒；自增強；彈塑性應(yīng)力；強度理論

中圖分類號TH49文獻標識碼A文章編號10002537（2014）05005807

隨著外壓容器已廣泛應(yīng)用于真空貯罐、減壓塔、潛艇外殼等，相應(yīng)的外壓自增強理論的研究也在不斷深入.文獻[1]按第三強度理論，即屈雷斯加（Tresca）屈服條件導(dǎo)出外壓圓筒彈塑性應(yīng)力參數(shù)方程，即用最大切應(yīng)力理論較為滿意地解釋了塑性材料的屈服現(xiàn)象.但不同的材料可能發(fā)生不同形式的失效，即使同一材料在不同的應(yīng)力狀態(tài)下也可能有不同的失效形式[2]，該理論沒有考慮到其它主剪應(yīng)力的影響.所以，本文基于米賽斯（Mises）屈服條件，即按均方根剪應(yīng)力理論對圓筒受外壓條件下的自增強理論進行了研究，建立了外壓圓筒自增強解析解與關(guān)系曲線，這對研究外壓圓筒自增強有著重要意義.

3結(jié)論

按第四強度理論建立了外壓圓筒應(yīng)力方程，并在此基礎(chǔ)上，按卸載定理建立了外壓圓筒自增強理論與設(shè)計計算方法，通過對該解析解分析，獲得產(chǎn)生屈服條件及規(guī)律， 這些規(guī)律、關(guān)系式及數(shù)據(jù)、圖表，可作為圓筒壓力容器工程設(shè)計時參考的依據(jù).內(nèi)壓自增強圓筒建立過程與外壓自增強圓筒相同，所以本文建立的外壓圓筒自增強理論同樣適用于內(nèi)壓自增強圓筒，其中本文討論的一些參數(shù)可以用于實際生產(chǎn).

參考文獻：

[1]朱瑞林，朱國林.外壓自增強圓筒的設(shè)計計算方法[J].中國機械工程， 2010，21（15）：18691874.

[2]劉鴻文. 材料力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社， 2008.

[3]余國琮. 化工容器及設(shè)備[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1980.

[4]陳國理. 壓力容器及化工設(shè)備[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社， 1994.

[5]鄭津洋，董其伍，桑之富. 過程設(shè)備設(shè)計 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2001.

[6]ZHU R L. Results resulting from autofrettage of cylinder[J]. Chin J Mech Engin， 2008，21（4）：105110.

[7]ZHU R L. Ultimate loadbearing capacity of cylinder derived from autofrettage under ideal condition[J]. Chin J Mech Engin， 2008，21（5）：8087.

[8]《數(shù)學(xué)手冊》編寫組. 數(shù)學(xué)手冊[M]. 北京： 高等教育出版社， 1984.

[9]ZHU R L， ZHU G L， TANG F. Anaylysis on autofrettage of clinders[J]. Chin J Mech Engin， 2012，25（3）：615618.

[10]賈紅光.基于ANSYS的厚壁圓筒的彈塑性應(yīng)力分析 [J].青海大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版， 2010，28（3）：812.

[11]唐峰，許第洪.SolidWorks與Pro/Engineer之間圖形數(shù)據(jù)交換方式的研究[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報， 2011，34（1）：37-42.

[12]陳盛秒.外層容器設(shè)計的公式法及其應(yīng)用[J].壓力容器， 2008，28（1）：3033.

（編輯陳笑梅）