安定性分析是一種有效的預(yù)測(cè)壓力管道在熱-機(jī)載荷作用下的棘輪與交變塑性失效的方法。為了克服現(xiàn)有安定性分析方法無(wú)法同時(shí)考慮材料的隨動(dòng)強(qiáng)化行為以及溫度對(duì)材料性能的影響的缺點(diǎn),提出一種基于降維迭代法的數(shù)值算法。該算法將同時(shí)考慮隨動(dòng)強(qiáng)化和依賴于溫度的屈服函數(shù)的安定性分析問(wèn)題轉(zhuǎn)化為具有固定屈服面的理想彈塑性安定性分析問(wèn)題,降低了求解的復(fù)雜性。算例表明,方法可以提高熱-機(jī)載荷作用下壓力管道棘輪與交變塑性失效預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,具有一定工程應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械強(qiáng)度. 2020,42(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

算法流程圖

圖1 算法流程圖圖3表明，在材料為理想彈塑性時(shí)，圓柱殼只有內(nèi)壓載荷時(shí)本文方法得到的安定性載荷為8.18 MPa，與文獻(xiàn)解十分吻合。當(dāng)載荷中包含溫差載荷之后，本文解與文獻(xiàn)解在趨勢(shì)上一致，但本文方法預(yù)測(cè)得到的安定性載荷比文獻(xiàn)解偏小。這是由于文獻(xiàn)[15]4524-4540中假設(shè)于圓柱殼壁厚方向上的溫度梯度按對(duì)數(shù)分布，實(shí)際上，當(dāng)在穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程中，圓柱殼壁厚方向上的溫度為線性分布，采用對(duì)數(shù)溫度分布過(guò)低估計(jì)了熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致包含熱應(yīng)力的情況下安定性載荷預(yù)測(cè)結(jié)果偏大，而本文方法采用的溫度分布是通過(guò)有限元方法實(shí)際計(jì)算得到的，無(wú)需對(duì)溫度分布進(jìn)行任何假設(shè)，這是導(dǎo)致本文解與文獻(xiàn)解差異的原因，也是本文方法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)包含熱載荷以后，考慮溫度對(duì)材料影響的安定性載荷域相比于不考慮溫度影響的情況下有所降低，這是由于溫度載荷導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低，失效溫差載荷越大，材料強(qiáng)度越低，則安定性邊界縮小越明顯，若不考慮溫度對(duì)材料性能的影響，將會(huì)過(guò)高估計(jì)熱載荷作用下的安定性邊界，導(dǎo)致非保守預(yù)測(cè)結(jié)果。本文方法成功地在安定性分析中同時(shí)反映了溫度以及隨動(dòng)強(qiáng)化對(duì)安定性載荷的影響，表明本文方法是合理的。第二個(gè)算例是承受內(nèi)壓和溫差的90°彎管，其承受載荷與第一算例相同，內(nèi)部承受可變動(dòng)的內(nèi)壓p以及溫度T1，外部溫度恒為T(mén)0=0℃，幾何尺寸及有限元模型(1/2子模型)如圖4所示。分別采用理想彈塑性材料模型和隨動(dòng)強(qiáng)化材料模型在屈服函數(shù)與溫度無(wú)關(guān)和非線性相關(guān)的條件下計(jì)算該彎管的安定載荷域，結(jié)果見(jiàn)圖5。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]循環(huán)熱—機(jī)械載荷下壓力管道的棘輪極限研究[D]. 彭紅宇.武漢工程大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3510434