确定材料屈服极限的一种新方法

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1、!"##$年%月重庆大学学报（自然科学版）&’()"##$!第"*卷第%期+,-./01,234,/567/58/79’.:7;（<=>;-.>1&?7’/?’@A7;7,/）B,1)"*!=,)%!!文章编号：C###D$*"E（"##$）#%D##CFD#F!确定材料屈服极限的一种新方法C，"C"C张于贤，廖振方，王!红，裴江红（C)重庆大学机械工程学院，重庆!G###F#；")桂林电子工业学院管理系，桂林!$GC##G）摘!要：基于厚壁圆筒的弹性失效准则所确定的圆筒的初始屈服压力与材料的屈服极限的关系，设计了一种测定材料屈服极限的实验方法，并测得了一组实验数据)通过对该实验数据

2、的分析得到了圆筒的初始屈服压力，最终求得了材料的屈服极限)由于该实验值与理论值误差较小，表明了该实验方法具有较好的可靠性)该方法对研究材料的机械性能及压力容器的失效规律具有一定的工程实际意义和理论价值)关键词：厚壁圆筒；失效；机械性能；屈服极限!!中图分类号：H@*"#)G文献标识码：I!!众所周知，在当今工业生产的各个领域广泛使用C"C""!塑性失效金属材料)为了能更好地选用金属材料，在设计过程中容器筒体内壁的金属纤维若所受的应力达到该材就必须坚持技术可靠，经济省钱这一基本原则，所以熟料的屈服强度后，丧失弹性进入塑性，但是外面部分的悉各种材料的相关性能就显得非常必要)就金属材料筒体

3、还未到达塑性而仍处于弹性状态，它对内壁已屈的机械性能而言，屈服极限!!是重要的指标之一"尽服材料的进一步塑性流动起了约束作用，所以容器内管零部件的失效形式千差万别，但从强度失效这一大壁即使达到屈服并不会使容器破坏，只有当塑性区不的方面来看，屈服极限!!无疑是很重要的指标"断向外扩展，到达筒体外表面时，即筒体整体达到屈服确定材料的机械性能参数常采用实验方法，如拉时，容器才最终失效"这就是塑性失效准则"伸试验、扭转试验"笔者设计了一种新的测定材料屈服C"C"F!爆破失效极限的实验方法"随着塑性区的扩展，塑性变形将引起材料的硬化效应及器壁的逐渐减薄，当硬化效应的作用较显著时，C!基本原理筒

4、体的承载能力不断提高，直至硬化效应与壁厚减薄C"C!厚壁圆筒失效的几种观点两作用的影响相等时，承载能力才达到极限值，接着壁所谓容器失效是指容器达到这种程度即不能使用厚减薄的影响逐渐显著，承载能力随着下降，当达到某或者是失去正常工作能力"失效是一种界限，为了使用压力值时即发生爆破，称为爆破失效"安全，必须确定这个界限"各种强度理论就是根据各种C""!厚壁圆筒内壁初始屈服压力与材料屈服极限!!不同的论点得出的界限值，作为设计计算的准则"关于的关系厚壁圆筒形高压容器的失效，目前国内外有F种!!根据第G强度理论，由弹性失效准则可知，当高压［CDF］［C］观点"容器内壁产生初始屈服时，有下列关

5、系：C"C"C!弹性失效#$%#"$JJ!!（C）容器筒体受内压作用内壁的金属纤维所受的应力!所以：达到或超过该材料的屈服极限，也就是丧失弹性进入#$!!%（"）塑性，这时就认为容器失效，不能再继续使用"这就是#"$JJ最早使用的弹性失效准则，至今还被广泛的采用着"式中：!!—材料的屈服极限；!收稿日期："##$D#FDC$基金项目：国家自然科学基金资助项目（$%*JG#FF）；中国核动力院研究项目：螺旋管多工位专用工作台的研究（K"##""#）；桂林电子工业学院资助项目：厚壁自增强圆筒形容器的强度研究（L"##GCM）作者简介：张于贤（C%M*D），男，桂林电子工业学院副教授，重庆

6、大学在读博士研究生，主要从事机械设计及理论和高压容器及工业工程方面的研究)#%重庆大学学报（自然科学版）"""""""""""""""""""!--$年!"—圆筒内壁初始屈服压力#所以，在实验中，若能测得!"，即可由式（!）计算!$#!"确定屈服极限!$的实验方法!##"实验原理作者设计了一种测定材料屈服极限的实验方法，其原理图如图#所示#图!"试件的安装方式下百分表的读数（此读数反映了容器直径的塑性变形）4然后将溢流阀的调定压力按一定步长增大（为了保证在实验过程中既能节省时间又能使结果具有较高的可靠性，在低压时的步长为#-/01，高压时的步长为$/01），在各个不同的调定压力下重复

7、上述步骤，注意记录在保压和卸压时容器直径的增大值4需要提醒一点的是，卸压后至少要等待#-.23，以尽量消除前次的实验值对后面实验值的影响4!4%"实验数据图#"实验原理图根据前述实验过程和要求，将实验数据记录如表油泵#产生的压力油进入高压厚壁圆筒容器$，#所示4压力油的压力可由溢流阀!调定#卸荷阀%为手动卸""表#"不同压力下保压及卸压时直径的增大值-4-#..荷阀，其卸荷压力不能低于溢流阀!的调定压力#当溢压力保压时直径卸压后直径压力保压时直径卸压后直径