厚壁圆筒一次和二次机械自紧技术的理论与实验研究

【摘要】：厚壁圆筒机械自紧技术是一项有实用价值的工艺技术。它可提高厚壁圆筒的弹性强度和疲劳寿命。本文首次提出和研究的厚壁圆筒二次机械自紧技术,可扩大机械自紧技术在不同口径身管上的应用,降低冲头的推力,充分挖掘现有设备的潜力。 本文系统地研究了反映材料实际特性的厚壁圆筒一次、二次机械自紧技术的理论分析方法,采用弹塑性主应力法和加权残数法分析计算了一次、二次机械自紧厚壁圆筒的弹塑性应力、应变、位移、内膛残余胀大量、过盈量与自紧度、冲头推力等一次、二次机械自紧技术中的关键问题,得到了具有实际意义的许多重要结论。由计算结果可知:理论计算时必须考虑材料的应变硬化,Bauschinger效应等对结果的影响。在理论分析的基础上研究了一次、二次机械自紧模拟实验,证明了理论分析预示规律的正确性、二次机械自紧技术本身是可行的,可满足不同口径和材料性能身管的自紧要求。 以能量原理为基础的研究方法为研究机械自紧技术的冲头推力计算和冲头几何形状设计提供了一种分析方法,该研究方法揭示了锥角变化影响位移模式的变化规律,给深入研究自紧技术提供了参考。 从微观角度出发,以宏观材料的力学性能实验结果和微观结构观察,对炮钢自紧厚壁圆筒塑性变形机制,Bauschinger效应产生原因和材料的宏观力学行为等进行了探讨,并提出了一种消除Bauschinger效应复合机械自紧技术的设想。这对研制新钢材,提高自紧身管弹性强度等可供借鉴。 最后还对机械自紧厚壁圆筒残余应力测试技术进行了分析,给出了相应的公式和Sachs内膛削法X射线残余应力测定的计算公式。 本文所得到的结果,为一次、二次机械自紧技术的研究和应用,提供了有价值的理论和实验参考资料。