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一种新的机械自紧理论及光塑性数字散斑相关方法

芮嘉白  
【摘要】:本文从轴对称空间问题的基本方程出发,研究了理想弹塑性材料塑性加载时的一般解法,讨论了采用各种形式Tresca屈服条件的可能性及轴向应力对于它的影响,并导出了塑性应变的解析式。本文又根据机械自紧本身和火炮身管材料循环加载的特点,采用与现有文献不同的途径和塑性轴对称问题的一般解法,推导了满足所有弹塑性基本方程并符合机械自紧实际情况的加载、卸载及残余量的简明解析式,导出了冲头和身管接触面压力分布、塑性区的大小和形状、产生反向屈服和全塑性时内膛加载位移△的临界值和反向屈服区等参量,提出了合理的反向屈服加载函数。使用本文所提出的方法只需要过盈量δ、几何尺寸和材料性能参数即可直接求得机械自紧所需各项参数。文中还分析了包兴格效应、反向屈服及其强化系数对残余应力的影响。计算结果与现有文献的实验结果符合得较好,证明了本文理论的正确性与可靠性。 本文改进和完善了用于测量位移和变形的数字散斑相关技术,提出了一种新的数字散斑相关搜索位移的方法——十字搜索法,讨论了提高测量精度的技术条件,采用这种方法可以提高处理速度及测试精度。本文的实验测试工作使用透明的光塑性材料聚碳酸酯模拟炮筒、数字散斑相关法测量机械自紧身管内部加载区的弹塑性变形,成功地模拟了机械自紧身管的加载过程,使其变形机理更为直观。用本文理论计算的变形规律与模拟实验结果一致。


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