爆炸自紧残余应力及对构件疲劳强度的影响

用贴腻子炸药法和动液压法两种爆轰工艺对不同类型厚壁构件实施了爆炸自增强处理,并对爆炸处理形成的残余应力进行了实验测定.对内壁有缺口和裂缝的厚壁圆环以及带缺口的超高压圆筒和四通构件进行了爆炸自紧处理并进行了疲劳实验检验,结果是:在高周疲劳阶段,经爆炸处理的构件缺口根部疲劳裂纹萌生寿命可提高5倍,内压疲劳开裂寿命可提高8～10倍.在低周塑性疲劳阶段构件的疲劳开裂寿命仍可提高1倍左右.由于用贴腻子炸药方法可使构件表面硬度增加从而获得更高的残余压应力,故其自增强效果优于动液压法.

内壁带缺口的设备自增强最佳超应变研究

应用等疲劳强度自增强理论，以内壁面有Ｖ形缺口的厚壁筒为例，对其最佳自增强压力及最佳超应变进行了研究。对经自增强处理与未经自增强处理的内壁带Ｖ形缺口的厚壁筒进行了超高内压疲劳试验。结果表明，经自增强处理者其疲劳开裂寿命可提高８倍。

自增强容器最佳超应变数值分析

高压和超高压容器的失效形式可能为静强度失效和疲劳开裂失效 ,分别从静强度和疲劳强度 2方面对自增强容器的最佳超应变进行分析。以ri=2 1mm ,K =2 2 6 2的 4 3CrNi2MoVA厚壁圆筒为例 ,根据材质的实际本构关系 ,用弹塑性有限元方法分别求得了对应最高静强度和最长疲劳寿命时所需要的超应变度。对静强度 ,计算结果明显高于视材料为理想弹塑性的解析解所求结果。对于疲劳强度 ,10 0 %的超应变度将获得最长疲劳寿命 , ≥ 6 0

自增强设备最佳超应变度研究

基于疲劳强度理论，引入等效相当应力幅参量，对高压与超高压设备自增强处理时的最佳超应变度进行了理论分析与有限元计算。最佳的超应变度应使设备内表面有最低且内外壁面尽可能接近的等效相当应力幅，此时设备将有最长的疲劳寿命。

爆轰自增强弹塑性动力分析

用Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ 拉、压杆装置测试了４３ＣｒＮｉ２ ＭｏＶＡ钢的动态力学性能，根据该材质的动态本构关系及爆轰冲击波压力曲线对厚壁圆筒的爆轰自增强过程进行了非线性动态有限元分析，得到了各部位在不同爆轰冲击压力下的应力、位移、速度等随时间的变化规律及塑性变形区尺寸。最后，用Ｓａｃｈｓ 内层逐次剥层法对爆轰后所产生的残余应力进行了测定，并对爆轰法和静液压法自增强所形成的残余应力进行了对比分析。

精加工对自增强残余应力的影响

对于具有理想弹塑性材料的厚壁筒，理论解的结果表明，自增强处理且内壁精加工后，当超应变度＞５０％时，残余应力的相对下降量是很小的，不会大幅度影响自增强效果。对于考虑材料实际本构关系的厚壁筒，弹塑性有限元的计算结果表明，自增强处理且内表面精加工后，新的内表面上周向残余应力的变化仍与超应变度有关，较小时，残余应力有所下降，增加下降量逐步减小，当残余应力导致反向屈服时，则内表面上的周向残余应力反而有所提高。

43CrNi2MoVA钢的Bauschinger效应与强化模型

应用自编程序在MTS试验机上对43CrNi_2MoVA钢的Bauschinger效应进行了测定,探讨了应变水平、应变历史对Bauschinger效应系数(BEF)的影响,并对该材料的强化模型进行了分析研究。

爆轰自增强残余应力的实验测试

以内外径为42mmx95mm的43CrNi2MoVA钢厚壁圆筒为研究对象，实验测试了爆轰自增强处理后所形成的残余应力。首先用Hopkinson拉（压）杆装置测得该材料在高应变速率下的动态力学性能；利用锰铜压力计测得沿移爆轰时界面压力随时间的变化曲线；随后用DYNA3D非线性动力分析程序计算了爆轰载荷作用下圆筒的弹塑性界面半径；最后用Sachs的内层逐次剥层法测量了自增强处理后在器壁上所形成的残余应力。测试结果表明，当超应变度约为70％时内壁面的周向残余压应力可达500MPa，与静液压法自增强在同样超应变度情况下的残余应力（有限元计算值）相差约6％，两种自增强方法在器壁内部的残余应力分布规律有所不同。

100MPa自增强压裂泵阀箱疲劳强度分析

对国产某型号 10 0MPa压裂泵阀箱进行三维弹塑性有限元分析 ,首先计算工作应力 ,随后对自增强过程进行非线性分析 ,确定相贯线处残余应力与自增强压力pa 的关系 ,进而确定最佳自增强压力为 5 80MPa ,此时残余压应力可达 10 10MPa。对自增强与非自增强阀箱的疲劳开裂寿命进行分析评估 ,当工作压力不高于 10 0MPa属于高周疲劳 ,工作压力高于 12 0MPa时属低周疲劳。自增强后疲劳开裂寿命较之未自增强时可提高 4～ 9倍 。

爆轰载荷作用下球形空腔的动力响应

以位移为未知量，利用拉普拉斯变换法，研究了球形空腔在爆轰载荷作用下的动力响应问题，获得了问题的参数解，并通过直接代入，验证了解的正确性。

超高压设备的自增强方法——爆轰自增强

应用特制的柔性腻子炸药通过爆轰方法对超高压厚壁圆筒零件进行接触式爆轰自增强处理,不需要对零件开孔部位进行封堵,工艺简单易行,安全可靠,可得到常规自增强方法难以达到的高超应变度。对内表面有纵向缺口的厚壁圆筒零件进行爆轰自增强处理后的检验结果表明,其疲劳寿命可提高5倍以上。

高压注水泵泵头体最佳超应变研究

针对高压与超高压注水泵系头体的最主要失效形式──疲劳破坏，从疲劳强度的观点出发，用确定最佳超应变度的等疲劳强度自增强设计原则，研究了高压注水泵泵头体的最佳超应变。并用弹塑性有限元法对高压注水泵泵头体的自增强过程进行了分析计算，确定了内外表面的危险点，求出了泵头体在不同自增强压力下的残余应力分布，获得了泵头体的最佳自增强处理压力与最佳超应变，为高压注水泵泵头体的自增强处理提供了理论依据。

冲击内压作用下厚壁圆筒弹性动力分析

采用动态线性与非线性有限元分析软件对厚壁圆筒进行弹性动力分析 ,得到了厚壁圆筒在冲击内压作用下圆筒壁特别是内壁处的应力、位移、速度随时间的变化规律 ,求解结果和解析解吻合 ,说明力学模型的建立是可行的 ,计算结果是可信的 ,为厚壁圆筒在冲击内压作用下弹性阶段的设计计算提供了依据 。

爆炸处理提高43CrNi2MoV钢疲劳强度的试验研究

最近三十年来,利用爆炸冲击力进行爆炸压制、爆炸焊接、爆炸硬化的技术正在不断发展完善,并已经涉及到了许多金属加工部门,发达工业国家在宇航、核能、化工、汽车、轮船等制造业都应用爆炸技术制造高强度、高精度的零件。随着人们对高压和高应变速率下金属材料行为的进一步认识及毫秒、微秒级别的高速摄影等技术的发展,逐步成为一个崭新的技术领域。笔者所研究的问题是如何应用高能率的爆炸处理,来改善金属零件的表面性能,大幅度地提高某些零件的疲劳寿命。

超应变对CT试样疲劳强度的影响研究

对标准CT缺口试样进行了弹塑性有限元分析,计算了缺口处在超载处理后的残余应力,然后计算了经过自增强处理和未自增强处理试样的裂纹萌生寿命,比较发现经过自增强处理的试样的裂纹萌生寿命是未自增强试样的4～8倍.

国产超高压泵阀箱材质疲劳断裂性能研究

在大量实验的基础上,对国产43C_iN_i2M_0VA钢的超高压泵阀箱材质疲劳断裂性能进行了研究。并探讨了超载对疲劳裂纹的萌生寿命以及裂纹疲分扩展速率的影响。

高压注水泵泵头体的有限元分析

文中对高压注水泵泵头体进行了三维有限元分析，获得了泵头各部位的应力分布规律，为高压泵头体的强度设计提供了理论依据和改进意见。

带裂纹自增强设备的疲劳寿命估算

文中分析了内壁含有纵向裂纹的厚壁圆筒的应力强度因子的表达式，指出其中自由表面影响系数的Ｎｅｗｍａｎ－Ｒａｊｕ解是计算厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的首选表达式，同时还指出自增强处理能大幅度提高疲劳裂纹的扩展寿命。