復(fù)合載荷下局部減薄彎管棘輪變形分析.pdf

1、本文利用多軸疲勞實驗機配以適當(dāng)?shù)妮o助機構(gòu)對Z2CND18.12N材料完整結(jié)構(gòu)彎管和外壁局部減薄彎管施加恒定內(nèi)壓疊加對稱循環(huán)彎曲載荷,并對其棘輪應(yīng)變進行測試。研究發(fā)現(xiàn)完整結(jié)構(gòu)彎管內(nèi)緣線、距內(nèi)緣線45°位置和頂線均有較明顯的棘輪應(yīng)變,且主要沿環(huán)向。外壁外緣線局部減薄彎管和頂線局部減薄彎管在局部減薄區(qū)域的棘輪應(yīng)變主要沿環(huán)向,經(jīng)向沒有明顯塑性應(yīng)變積累。循環(huán)20圈后環(huán)向棘輪應(yīng)變速率隨循環(huán)圈數(shù)的增大而逐漸減小,但未見安定。局部減薄對彎管棘輪應(yīng)變水平

2、和棘輪應(yīng)變率均有所影響。不同的局部減薄位置會改變彎管最大環(huán)向棘輪應(yīng)變的位置。完整結(jié)構(gòu)彎管和外緣線局部減薄彎管最大環(huán)向棘輪應(yīng)變均發(fā)生在內(nèi)緣線處,頂線局部減薄彎管最大環(huán)向棘輪應(yīng)變在載荷循環(huán)前50圈發(fā)生在頂線局部減薄區(qū)域,之后內(nèi)緣線處環(huán)向棘輪應(yīng)變最大。
　　利用ANSYS軟件通過CH3和CJK兩種循環(huán)塑性本構(gòu)模型對完整結(jié)構(gòu)彎管、外壁外緣線局部減薄彎管、外壁頂線局部減薄彎管的棘輪效應(yīng)進行有限元分析并與實驗結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)CJK模型的棘輪應(yīng)變

3、預(yù)測值與實驗結(jié)果較吻合。
　　利用CJK模型預(yù)測并分析恒定內(nèi)壓循環(huán)彎曲載荷作用下的外壁局部減薄彎管的棘輪應(yīng)變。首先分析減薄深度對彎管棘輪應(yīng)變的影響。發(fā)現(xiàn)減薄區(qū)域內(nèi)外壁的環(huán)向棘輪應(yīng)變均隨減薄深度的增加而增大,與減薄深度變化呈非線性關(guān)系,且內(nèi)外壁環(huán)向棘輪應(yīng)變差值隨減薄深度增加而逐漸增大。然后分析相同內(nèi)壓不同循環(huán)彎曲載荷作用下外壁局部減薄彎管的棘輪應(yīng)變規(guī)律。發(fā)現(xiàn)相同內(nèi)壓下,循環(huán)彎曲載荷越大,局部減薄區(qū)域的棘輪效應(yīng)越明顯,棘輪應(yīng)變速率越大

4、。
　　利用CJK模型對在恒定內(nèi)壓循環(huán)彎曲載荷作用下的內(nèi)壁局部減薄彎管的棘輪效應(yīng)進行預(yù)測與分析,發(fā)現(xiàn)外緣線局部減薄和頂線局部減薄彎管的最大環(huán)向棘輪應(yīng)變均發(fā)生在頂線位置,內(nèi)緣線局部減薄彎管的最大環(huán)向棘輪應(yīng)變發(fā)生在內(nèi)緣線位置。通過比較減薄深度d=1mm的內(nèi)壁與外壁局部減薄彎管的棘輪應(yīng)變,發(fā)現(xiàn)減薄位于外緣線與頂線時,內(nèi)壁減薄使減薄區(qū)域產(chǎn)生較大棘輪應(yīng)變。當(dāng)減薄位于內(nèi)緣線時,內(nèi)壁減薄彎管的棘輪應(yīng)變相對于外壁減薄彎管較小。在不同減薄深度下,減