应变强化对压力容器安全裕度的影响效果初探

1、Word文档应变强化对压力容器安全裕度的影响效果初探 本文通过试件拉伸试验和圆筒容器的有限元模拟方法，探究加载路径和预应变量两个元素对应变强化容器塑性的失稳压力的影响。结果显示：加载路径这一元素试件以及圆筒容器的极限承载力量具有较小的影响。对壁厚为1.02到1.10范围内的容器，壁厚对预变后容器的塑性失稳压力的影响甚小。同时考虑容器的塑性变形以及材料的强化效应的转变状况，大约4%到12%的试件和容器的最小平安裕度会有常规的4.76降低到2.21。本次讨论得到的最小平安裕度和国外相关的标准全都，这说明应变强化后容器仍旧具有相对较高的平安裕度。 对于压力容器而言，在设计的过程中不仅要考虑其平安性能

2、，同时还要考虑它的经济可行性。应变强化技术作为一种新的技术，将其应用到压力容器的设计中，虽在肯定程度上降低了容器材料的部分塑性，但是其也在肯定程度上提高了材料的屈服强度。应用应变强化准时之后，压力容器的壁厚就会得到大大的降低，这不仅能够降低容器的重量，最重要的是能够有效的提高材料的利用效率，提高压力容器设计的经济可行性。但是经过这个过程后，容器的整体形状就会发生明显的塑性变形，关键是在应变后的容器设计环节中，设计的尺寸等数据因素却和应变前的数据全都，忽视了这些工作环节对材料平安预度的影响，给压力容器的工作环节中埋下了巨大的平安隐患。 2.应变强化路径对压力容器塑性失稳性的影响 2.1不怜悯况的

3、加载路径试件的预拉伸试验以及结果的数据分析 本次试验选取的试验对象是四个完全相同的06Gr19Ni0奥式体不锈钢材料，并且对其分别标号为去a、b、c、d，然后对试验材料的矩形截面试件分别进行各应路径的预拉伸试验，a材料试件进行拉伸程度为断裂，b、c、d材料分别采纳不同的拉伸力对其拉伸，使得材料试件发生部分塑性变形、卸载恢复、再拉伸直至材料断列裂，通过试验后比较各试件在不同预应变下的拉伸承载力量，试验结果如下所示：试件编号试件的厚度（mm）第一次加载载荷（KN）卸载后参加应变试件拉伸最大负荷与试件初始截面积比值（MPa）a6.00798.25b6.0086.980.10779.19c6.0012

4、0.390.14758.12d6.00107.560.85780.01 通过试验数据分析可得，在不同加载路径下的状况下，也就是不同程度的应变强化状况下，这些材料的极限承载力量的变化程度是不大的，说明不同加载路径虽然能够使得材料的失稳点发生变化，但是对材料的极限承载力量的影响是微乎其微的。 2.2有限元模拟试验分析 本次试验选用的试验方法是有限元模拟试验方法，并且设定两种加载方式，第一种为一次性加载材料使材料的塑性失稳，其次种是分两次加载，第一次加载时使材料达到塑性变形的目的，卸载后对材料进行其次次加载，直接使材料的塑性失稳。在模拟的过程中，压力容器模型选择为350mm8mm180000mm的圆

5、筒容器，并且通过查表可知厚度为8mm的6Crl9Nil0板的实测真应力变曲线。在试验过程以及数据分析过程中，有限元数值模拟选用的是Plane82二维八点节点实体单元，并且要通过几何大变形效应，同时压力容器模型要实行多线性等向强化MISO模型，计算方法采纳弧长法对其数据进行分析解析。在计算过程中，要对上述两种加载方式的材料模型的塑性失稳压力进行计算，在此要留意，在其次种加载方式的计算过程中要给容器施加0.10左右的6组预应变，计算结果如下：加载方式预应变量c第一次加载载荷（Po/Mpa）塑性失稳压力(Pblin/Mpa)最大环向应变第一种0.0024.780.387其次种0.0215.2324.

6、690.3520.0416.3224.790.3220.0617.3524.910.3010.0818.7524.760.2890.1019.2924.770.2780.1220.6424.700.257 从试验数据的分析中可以看出，在上述两种加载方式的影响下，该压力容器模型的材料塑性失稳压力基本没有变化，而最大环向应变却随着预应变量的渐渐增大而减小等。 总体来说，通过这个试验可以得知，压力容器的极限承载力量是不会随着加载方式的变化而变化的，但是预应变强化容器的储备却会随着预应变量的增加而渐渐减小。 3.压力容器整体的塑性变形与压力容器材料失稳压力的联系 在本次试验中，压力容器试验模型的初始内

7、径为400毫米，在试验数据的分析计算过程中压力容器的模型长度应当大于等于五倍的内径，也就是大于等于2000毫米。依据实际状况，在现实中的应变强化压力容器一般都是薄壁容器，所以在此可以合理的将容器的径比选择在1.10左右，依据试验要求则可以具体的取1.02、1.04、1.06、1.08、1.10五组数据。在有限模拟过程中，压力容器预应变后的尺寸应当根据肯定的计算公式进行计算。 试验完成之后对数据进行计算分析发觉，两种模型的有限元的计算结果基本相当，在取上述五组数据的径比状况下，塑性变形对压力容器材料的失稳压力有肯定的影响，这种影响会随着压力容器的径比的增大而渐渐增大，和没有对其施加预应变的状况相

8、比，压力容器的模型在0.04到0.12的预应变范围内塑性失稳压力的平均下降幅度最大为6.42，是发生在预应变量为0.08的状况下，具体如下：预应变C0.040.060.080.100.12材料塑性失稳压力的变化-3.24-4.24-6.42-5.34-4.98 通过上述数据可知，虽然应变强化会使得压力容器的半径渐渐变大，壁厚渐渐减小，但是材料的塑性失稳压力的下降幅度却很小，这也说明材料的强化效应在肯定程度上对容器的尺寸转变做到了肯定的弥补。 通过数据的分析可以总结出加载路径对试件和容器的极限承载力量的影响是比较小的；不同的预应变量能够使容器产生不同的塑性变形，过一段时间后在材料硬度的影响下容器的塑性变形会渐渐恢复，但是在这个过程中容器材料的塑性失稳载荷就会随之略减小；对于径比为1.0左右的薄壁