準(zhǔn)確地計算身管在自緊加工時應(yīng)力應(yīng)變的變化,可為后續(xù)設(shè)計身管尺寸和疲勞強度設(shè)計等提供了理論依據(jù)。本文以厚壁圓筒為研究對象,推導(dǎo)和建立了能描述自緊過程的數(shù)學(xué)表達式、材料本構(gòu)模型以及與本構(gòu)模型相關(guān)聯(lián)的一致切線剛度矩陣。以所建立的本構(gòu)模型為基礎(chǔ),分析厚壁圓筒在移動載荷作用下殘余應(yīng)力的釋放規(guī)律。具體內(nèi)容如下:(1)推導(dǎo)自緊厚壁圓筒的殘余應(yīng)力表達式。根據(jù)厚壁圓筒假設(shè)和彈塑性理論,分別推導(dǎo)加、卸載兩個階段的彈、塑性區(qū)應(yīng)力表達式,以此得到最終殘余應(yīng)力表達式。結(jié)合實例和MATLAB驗證了模型正確性,結(jié)果表明本文推導(dǎo)的殘余應(yīng)力表達式符合試驗。(2)建立材料本構(gòu)模型以及與本構(gòu)模型相關(guān)聯(lián)的一致切線剛度矩陣。以AF模型為基礎(chǔ),建立一種非線性混合硬化模型,描述應(yīng)力應(yīng)變間的非線性關(guān)系以及隨塑性變形增大而減小的屈服面的演變規(guī)律。硬化模型將背應(yīng)力分解成若干項,每個子項的背應(yīng)力均服從AF模型演化規(guī)律,還包含了用于描述包辛格效應(yīng)的非線性各向同性硬化模型。結(jié)合參量間的本構(gòu)關(guān)系推導(dǎo)出張量形式的一致切線剛度矩陣以用于整體有限元方程組的迭代求解和提高計算收斂速度。進行自緊厚壁圓筒的殘余應(yīng)力有限元數(shù)值計算及對比分析,結(jié)果表明本文所提...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自緊厚壁圓筒理論分析
        1.2.2 自緊厚壁圓筒數(shù)值模擬分析
        1.2.3 移動載荷
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 自緊厚壁圓筒彈塑性理論
    2.1 自緊加工原理和包辛格效應(yīng)
    2.2 考慮包辛格效應(yīng)的殘余應(yīng)力表達式
        2.2.1 加載塑性區(qū)應(yīng)力
        2.2.2 加載彈性區(qū)應(yīng)力
        2.2.3 卸載屈服區(qū)應(yīng)力
        2.2.4 卸載彈性區(qū)應(yīng)力
        2.2.5 殘余應(yīng)力
        2.2.6 自緊厚壁圓筒彈性極限壓力
    2.3 自緊厚壁圓筒外表面應(yīng)變與自緊壓力的關(guān)系
    2.4 實例計算與分析
        2.4.1 厚壁圓筒殘余應(yīng)力實例計算
        2.4.2 各類參數(shù)對殘余應(yīng)力的影響
    2.5 本章小結(jié)
3 非線性混合硬化本構(gòu)模型及積分算法
    3.1 材料本構(gòu)模型基本理論
        3.1.1 屈服準(zhǔn)則
        3.1.2 流動準(zhǔn)則
        3.1.3 硬化準(zhǔn)則
    3.2 炮鋼材料特性
    3.3 非線性混合硬化模型
        3.3.1 本構(gòu)模型
        3.3.2 本構(gòu)積分算法
        3.3.3 一致切線剛度矩陣
    3.4 非線性混合硬化模型在ABAQUS中的實現(xiàn)
        3.4.1 ABAQUS軟件與UMAT子程序簡介
        3.4.2 UMAT計算流程
    3.5 非線性混合硬化模型模型驗證
        3.5.1 本構(gòu)模型的驗證
        3.5.2 一致切線剛度矩陣的驗證
    3.6 本章小結(jié)
4 材料參數(shù)選取與自緊厚壁圓筒數(shù)值模擬
    4.1 材料參數(shù)選取
        4.1.1 多島遺傳算法簡介
        4.1.2 參數(shù)優(yōu)化模型的建立
        4.1.3 優(yōu)化結(jié)果分析
    4.2 自緊厚壁圓筒數(shù)值模擬分析
        4.2.1 自緊厚壁圓筒有限元模型
        4.2.2 不同材料本構(gòu)參數(shù)對殘余應(yīng)力的影響
        4.2.3 不同厚壁圓筒有限元模型對殘余應(yīng)力的影響
    4.3 身管最佳自緊壓力的確定
    4.4 本章小結(jié)
5 移動載荷作用下自緊厚壁圓筒應(yīng)力變化規(guī)律
    5.1 移動載荷子程序的編寫
        5.1.1 移動載荷子程序建模
        5.1.2 移動載荷子程序簡介
        5.1.3 移動載荷子程序驗證
    5.2 自緊身管殘余應(yīng)力釋放規(guī)律
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3851320