超高压容器中的自增强理论的研究及应用

发布时间：2020-06-28 06:18

【摘要】： 本文在论述了国内外超高压容器的发展概况的基础上,较为系统地阐述了单层普通圆筒形超高压容器、单层自增强厚壁圆筒形超高压容器、双层缩套圆筒形超高压容器的应力计算方法及相应的强度理论。以某厂生产的数控万能水切割机中的一个核心零件——高压缸为例,着重运用自增强技术进行了分析和计算。为了说明自增强技术在超高压容器设计中的优点,本文也采用了缩套原理对该高压缸进行了设计计算和分析,将采用自增强技术的设计计算结果和采用缩套原理的设计计算结果及原设计方案的结果进行了比较,分析表明:采用自增强技术设计超高压容器优于采用缩套原理设计的超高压容器。为了进行相应的自增强试验,作者提出了一套实验方法,专门用于超高压厚壁圆筒形容器的自增强实验研究。本论文的主要创新点和贡献如下: 1)对最大剪应力理论和最大应变能理论进行了详细的对比分析,对各理论与实际的符合程度的原因进行了较完整的理论定性分析论述,从而进一步完善了适合于超高压容器设计的强度理论。为超高压容器强度理论的发展与完善提供了一定的理论依据。 2)提出了一套超高压容器初步设计的方法和评价该方法的效果的指标,这些指标均属独创。这种初步设计方法不但能节省人力和时间,并可提高设计效率。 3)通过应力分析,论证了用自增强技术优于缩套原理的结论。 4)提出了一套进行自增强实验研究的方法,该方法除了本文中提到的用途以外,还有以下用途: ①能测定厚壁圆筒的应力、应变及位移; ②能测定厚壁圆筒的一些基本的自增强参数,如初始屈服压力、全屈服压力、反向屈服压力等; ③能测定材料在恶劣工况下长期工作时的力学性能参数,如屈服极限,强度极限等; ④能测定材料在恶劣工况下长期工作时的物理性能参数,如弹性模量,泊松比、热膨胀系数等; ⑤基于上述“③”和“④”,可以建立适合于恶劣工况下长期工作的强度条件。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH49
【图文】：

厚壁容器,柱形

高压容器的应力及强度计算及原子能等工业部门的重要设备之一。为使作压力下，容器中不允许产生过量的塑性变析和极限承载能力的计算。分析和计算的结用来确定已有容器的工作状况。本形式。本章主要对单层厚壁圆筒形容器的，然后进行弹塑性分析及全塑性分析。在介的基础上，最后建立了强度计算公式。在进塑性的，而且在弹性区及塑性区内材料都是。为求得容器的塑性极限承载能力，也可以法对于确定容器的安全度是既简便而又有效析

刚塑性材料,理想弹塑性,应力应变曲线,容器

图 2.2 承受内压或外压时厚壁容器中应力分布Fig 2.2 The contribution of stress of thick wall vessel under inside pressure and outside pressure2.2 单层厚壁圆筒形容器的弹塑性分析由图 2.2 可知，随着压力的增加，柱形厚壁容器内的应力不断增加，当应力分的组合达到某一值时，则由弹性变形状态进入塑性变形状态，即在容器的截面将出现塑性变形，并从内壁开始形成塑性区，而且随着压力的继续增加，塑性在不断扩大，弹性区也相应地不断减小，直至整个容器的截面全部进入塑性状为止。若容器的材料为理想弹塑性的（如图 2.3a，图中 σs为屈服极限），则容器面全部进入塑性状态（全塑性状态）即为容器的塑性极限状态。当容器达到塑极限状态时，结构完全丧失承载能力，而且这时的变形是个不定值。为分析容的塑性极限承载能力亦可采用刚塑性变形模型（如图 2.3b），即假设容器的弹性形为零，当出现变形即为塑性阶段，由这种变形模型计算得到的容器塑性极限载能力与由理想弹塑性变形模型的结果完全一致。

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