基于Mises屈服条件的外压圆筒自增强研究
2014-11-14唐峰朱瑞林夏新远
唐峰+朱瑞林+夏新远
摘要为了更加准确地确定超应变度，基于米赛斯（Mises）屈服准则，建立了外压圆筒应力方程.在此基础上，按卸载定理分别建立了受外压与受内压圆筒自增强方程，通过对当量应力求解，获得在弹性阶段与塑性阶段产生屈服的规律，并与按屈雷斯加（Tresca）屈服条件导出的方程进行了比较.研究表明，外压圆筒的弹性及塑性应力方程与受内压圆筒状态时方程不同，自增强处理后的残余应力大小也有差异，而且按米赛斯屈服准则的残余应力分量比按屈雷斯加屈服条件的残余应力分量大.但由于内外压圆筒的残余应力的当量应力形式是一样的，所以两个强度理论导出的结果在许多地方相同.
关键词外压圆筒；自增强；弹塑性应力；强度理论
中图分类号TH49文献标识码A文章编号10002537（2014）05005807
随着外压容器已广泛应用于真空贮罐、减压塔、潜艇外壳等，相应的外压自增强理论的研究也在不断深入.文献[1]按第三强度理论，即屈雷斯加（Tresca）屈服条件导出外压圆筒弹塑性应力参数方程，即用最大切应力理论较为满意地解释了塑性材料的屈服现象.但不同的材料可能发生不同形式的失效，即使同一材料在不同的应力状态下也可能有不同的失效形式[2]，该理论没有考虑到其它主剪应力的影响.所以，本文基于米赛斯（Mises）屈服条件，即按均方根剪应力理论对圆筒受外压条件下的自增强理论进行了研究，建立了外压圆筒自增强解析解与关系曲线，这对研究外压圆筒自增强有着重要意义.
3结论
按第四强度理论建立了外压圆筒应力方程，并在此基础上，按卸载定理建立了外压圆筒自增强理论与设计计算方法，通过对该解析解分析，获得产生屈服条件及规律， 这些规律、关系式及数据、图表，可作为圆筒压力容器工程设计时参考的依据.内压自增强圆筒建立过程与外压自增强圆筒相同，所以本文建立的外压圆筒自增强理论同样适用于内压自增强圆筒，其中本文讨论的一些参数可以用于实际生产.
参考文献：
[1]朱瑞林，朱国林.外压自增强圆筒的设计计算方法[J].中国机械工程， 2010，21（15）：18691874.
[2]刘鸿文. 材料力学[M]. 北京：高等教育出版社， 2008.
[3]余国琮. 化工容器及设备[M]. 北京：化学工业出版社， 1980.
[4]陈国理. 压力容器及化工设备[M].广州：华南理工大学出版社， 1994.
[5]郑津洋，董其伍，桑之富. 过程设备设计 [M].北京：化学工业出版社， 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]《数学手册》编写组. 数学手册[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]贾红光.基于ANSYS的厚壁圆筒的弹塑性应力分析 [J].青海大学学报：自然科学版， 2010，28（3）：812.
[11]唐峰，许第洪.SolidWorks与Pro/Engineer之间图形数据交换方式的研究[J].湖南师范大学自然科学学报， 2011，34（1）：37-42.
[12]陈盛秒.外层容器设计的公式法及其应用[J].压力容器， 2008，28（1）：3033.
（编辑陈笑梅）
摘要为了更加准确地确定超应变度，基于米赛斯（Mises）屈服准则，建立了外压圆筒应力方程.在此基础上，按卸载定理分别建立了受外压与受内压圆筒自增强方程，通过对当量应力求解，获得在弹性阶段与塑性阶段产生屈服的规律，并与按屈雷斯加（Tresca）屈服条件导出的方程进行了比较.研究表明，外压圆筒的弹性及塑性应力方程与受内压圆筒状态时方程不同，自增强处理后的残余应力大小也有差异，而且按米赛斯屈服准则的残余应力分量比按屈雷斯加屈服条件的残余应力分量大.但由于内外压圆筒的残余应力的当量应力形式是一样的，所以两个强度理论导出的结果在许多地方相同.
关键词外压圆筒；自增强；弹塑性应力；强度理论
中图分类号TH49文献标识码A文章编号10002537（2014）05005807
随着外压容器已广泛应用于真空贮罐、减压塔、潜艇外壳等，相应的外压自增强理论的研究也在不断深入.文献[1]按第三强度理论，即屈雷斯加（Tresca）屈服条件导出外压圆筒弹塑性应力参数方程，即用最大切应力理论较为满意地解释了塑性材料的屈服现象.但不同的材料可能发生不同形式的失效，即使同一材料在不同的应力状态下也可能有不同的失效形式[2]，该理论没有考虑到其它主剪应力的影响.所以，本文基于米赛斯（Mises）屈服条件，即按均方根剪应力理论对圆筒受外压条件下的自增强理论进行了研究，建立了外压圆筒自增强解析解与关系曲线，这对研究外压圆筒自增强有着重要意义.
3结论
按第四强度理论建立了外压圆筒应力方程，并在此基础上，按卸载定理建立了外压圆筒自增强理论与设计计算方法，通过对该解析解分析，获得产生屈服条件及规律， 这些规律、关系式及数据、图表，可作为圆筒压力容器工程设计时参考的依据.内压自增强圆筒建立过程与外压自增强圆筒相同，所以本文建立的外压圆筒自增强理论同样适用于内压自增强圆筒，其中本文讨论的一些参数可以用于实际生产.
参考文献：
[1]朱瑞林，朱国林.外压自增强圆筒的设计计算方法[J].中国机械工程， 2010，21（15）：18691874.
[2]刘鸿文. 材料力学[M]. 北京：高等教育出版社， 2008.
[3]余国琮. 化工容器及设备[M]. 北京：化学工业出版社， 1980.
[4]陈国理. 压力容器及化工设备[M].广州：华南理工大学出版社， 1994.
[5]郑津洋，董其伍，桑之富. 过程设备设计 [M].北京：化学工业出版社， 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]《数学手册》编写组. 数学手册[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]贾红光.基于ANSYS的厚壁圆筒的弹塑性应力分析 [J].青海大学学报：自然科学版， 2010，28（3）：812.
[11]唐峰，许第洪.SolidWorks与Pro/Engineer之间图形数据交换方式的研究[J].湖南师范大学自然科学学报， 2011，34（1）：37-42.
[12]陈盛秒.外层容器设计的公式法及其应用[J].压力容器， 2008，28（1）：3033.
（编辑陈笑梅）
摘要为了更加准确地确定超应变度，基于米赛斯（Mises）屈服准则，建立了外压圆筒应力方程.在此基础上，按卸载定理分别建立了受外压与受内压圆筒自增强方程，通过对当量应力求解，获得在弹性阶段与塑性阶段产生屈服的规律，并与按屈雷斯加（Tresca）屈服条件导出的方程进行了比较.研究表明，外压圆筒的弹性及塑性应力方程与受内压圆筒状态时方程不同，自增强处理后的残余应力大小也有差异，而且按米赛斯屈服准则的残余应力分量比按屈雷斯加屈服条件的残余应力分量大.但由于内外压圆筒的残余应力的当量应力形式是一样的，所以两个强度理论导出的结果在许多地方相同.
关键词外压圆筒；自增强；弹塑性应力；强度理论
中图分类号TH49文献标识码A文章编号10002537（2014）05005807
随着外压容器已广泛应用于真空贮罐、减压塔、潜艇外壳等，相应的外压自增强理论的研究也在不断深入.文献[1]按第三强度理论，即屈雷斯加（Tresca）屈服条件导出外压圆筒弹塑性应力参数方程，即用最大切应力理论较为满意地解释了塑性材料的屈服现象.但不同的材料可能发生不同形式的失效，即使同一材料在不同的应力状态下也可能有不同的失效形式[2]，该理论没有考虑到其它主剪应力的影响.所以，本文基于米赛斯（Mises）屈服条件，即按均方根剪应力理论对圆筒受外压条件下的自增强理论进行了研究，建立了外压圆筒自增强解析解与关系曲线，这对研究外压圆筒自增强有着重要意义.
3结论
按第四强度理论建立了外压圆筒应力方程，并在此基础上，按卸载定理建立了外压圆筒自增强理论与设计计算方法，通过对该解析解分析，获得产生屈服条件及规律， 这些规律、关系式及数据、图表，可作为圆筒压力容器工程设计时参考的依据.内压自增强圆筒建立过程与外压自增强圆筒相同，所以本文建立的外压圆筒自增强理论同样适用于内压自增强圆筒，其中本文讨论的一些参数可以用于实际生产.
参考文献：
[1]朱瑞林，朱国林.外压自增强圆筒的设计计算方法[J].中国机械工程， 2010，21（15）：18691874.
[2]刘鸿文. 材料力学[M]. 北京：高等教育出版社， 2008.
[3]余国琮. 化工容器及设备[M]. 北京：化学工业出版社， 1980.
[4]陈国理. 压力容器及化工设备[M].广州：华南理工大学出版社， 1994.
[5]郑津洋，董其伍，桑之富. 过程设备设计 [M].北京：化学工业出版社， 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]《数学手册》编写组. 数学手册[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]贾红光.基于ANSYS的厚壁圆筒的弹塑性应力分析 [J].青海大学学报：自然科学版， 2010，28（3）：812.
[11]唐峰，许第洪.SolidWorks与Pro/Engineer之间图形数据交换方式的研究[J].湖南师范大学自然科学学报， 2011，34（1）：37-42.
[12]陈盛秒.外层容器设计的公式法及其应用[J].压力容器， 2008，28（1）：3033.
（编辑陈笑梅）
