自增强超高压油缸的设计与研究

　　工程上采用自增强技术可提高超高压油缸的承载能力,其中最佳弹塑性界面半径的计算是自增强设计的关键问题之一。对此问题的解决目前有许多方法^[1],但这些方法很繁琐,给工程应用带来了一定的困难。本文基于第四强度理论的观点,对如何确定最佳弹塑性界面半径以及最大工作压力进行了一定的探讨。

　　1 应力分析

　　1.1 合成应力的确定^[2]

　　在弹塑性界面上,残余应力为:

　　由工作压力p引起的应力为:

　　以上二式中:分别为环向、径向和轴向残余应力; R_i、R_c、R₀分别为圆筒的内半径、弹塑性界面半径和外半径; k为径比, 、分别为由工作压力p引起的环向、径向和轴向应力;σ_s为材料的屈服极限。

　　合成应力为^[2]:

　　1.2 当量应力的确定

　　按第四强度理论,当量应力应为^[3]:

　　将式(1)、(2)代入式(3),再将式(3)代入式(4)得:

　　2 最佳弹塑性界面半径的确定

　　由式(5)令得:

　　由式(6)解得的Rc即是最佳弹塑性界面半径,即

　　利用式(7),可简便地确定最佳弹塑性交界面半径。

　　3 最大工作压力的确定

　　将式(7)代入式(5)并令得最大工作压力pmax

　　工程上以控制σ_d≤σ_s为条件来确定最大允许工作压力[p]^[4],即在式(8)中令n_s=1得:

　　4 结语

　　本文按照第四强度理论的观点导出了自增强时最佳弹塑性交界面半径的计算公式(7),利用该式,可简便地确定最佳弹塑性交界面半径;另外,本文还提出了最大允许工作内压的公式(9),可供工程实际参考。

　　参考文献

　　1>王亚,朱瑞林1自增强压力容器的承载能力研究[J].化工装备技术, 2006, 27 (3): 29-341

　　2>战人瑞,陶春达,韩林,等1爆炸自紧残余应力及对构件疲劳强度的影响[ J]1爆炸与冲击, 2005, 25(3): 239-2431

　　3>刘长海,唐立强1超高压容器损伤自增强的应力分析[J]1压力容器, 2005, 22 (5): 20-231

　　4>张乐廷,张国民,汲寿广1超高压管道(容器)应力检测方法[ J]1化工机械, 2004, 31 (4): 227 -2301

　　收稿日期: 2007-02-05

　　基金项目:广西科学研究与技术开发计划资助项目(桂科基0731008)

　　作者简介:张于贤(1968)),男,华南理工大学博士后,桂林电子科技大学教授,主要从事超高压容器的理论与设计方面的研究。电话: 0773-5601006, 13977316067。E-mai:l zyx631218@163.com。