超高压不锈钢弯管的残余应力分析

 正如第1章所述，自增强残余应力的准确计算及其稳定性研究是该项技术的关键。自增强残余应力的准确计算必须建立符合材料特性的理论计算模型，国内外学者已经做了许多研究工作，建立了具有一定适应性的理论模型，如：理想弹塑性模型、双线性硬化模型等。理想弹塑性模型没有考虑材料的Bauschinger效应和应变硬化，这与实际工程中所使用的材料是不相符合的。而双线性硬化模型同时考虑了材料的 Bauschinger效应和应变硬化，只是把材料进入屈服后的相当应力－应变的非线性关系作为线性关系，这样处理后，使得计算模型更加接近材料的实际力学特性，也使得计算比较简单。本书将按照这一模型，在第2章塑性分析的基础之上计算弯管的残余应力。

 若所加的内压超过不锈钢弯管结构的塑性极限载荷，然后在此基础上卸载至零，则由于卸载是按弹性规律行的，因而在结构中将产生一定的残余应力。表3-1~表3-3给出了规格为Dxt=78mmx22mm,R=3D的超高压不锈钢弯管A、B、C、D、E、F各点在不同的内压作用下的残余应力的各个分量和基于Tresca屈服准则的等效残余应力，表3-4给出了在不同的内压作用下直管内、外壁面上的残余应力的各个分量和Tresca等效残余应力。

 从表3-2可以看出在载荷为800 MPa时C点的周向残余应力有极大值－762.9 MPa.但从前面的分析可以知道，弯管的极限载荷为786 MPa,在载荷为786MPa时C点的周向残余应力为－750.9 MPa,CD线上的周向残余应力变化曲线如图3-1所示，BA线和EF线上的周向残余应力变化曲线如图3-2所示。

图3-3和图3-4分别给出了1-1截面上ABCDEF六点的周向残余应力曲线和Tresca等效残余应力曲线。图3-5给出了各种载荷作用下弯管E、F点和直管内外壁的周向残余应力曲线。

从图3-3和图3-4可以看出，ABCDEF六点的周向残余应力和 Tresca等效残余应力也和Von Mises等效应力一样，在内壁E点大于B点而小于C点，在外壁F点大于A点而小于D点。

从图3-5可以看出，在E点和F点的周向残余应力和直管内、外壁面的周向残余应力也是极其接近，可以认为在弯管的中心线处的周向残余应力和直管内、外壁面的周向残余应力相等。

用最小二乘法对表3-2中C点的周向残余应力与弯管所承受的内压的关系进行曲线拟合得到。