| 【中文题名】 | 局部热载作用下内压圆柱壳壁的膨胀、颈缩和破坏 |
| 【英文题名】 | Expansion,Necking and Breakage of Inner Pressed Cylinder Induced by Local Thermal Loading |
| 【学科专业】 | 工程力学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2001-9-20 |
| 【中关键词】 | 充压柱壳,热力耦合,颈缩,断裂,有限元方法, |
| 【英关键词】 | itmer-pressed cylindrical shell, thermal-mechanical coupling, necking,,, fracture, finite element method, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>激光技术、微波激射技术>激光的应用> |
| 【论文摘要】 |
激光的热和力学效应是激光破坏机理研究的重要内容，低功率密度激光辐照
各种受载结构所引起的热—力耦合破坏效应对激光破坏机理的研究具有重要的
意义。本文以受内压的柱壳结构为对象，从实验和数值模拟两方面对其在低功率
连续波激光辐照下的变形和破坏进行了研究。实验上选用的柱壳内半径为25毫
米，壁厚分别为2毫米和4毫米。用高压氮气瓶对柱壳进行充压，用气压表对内
压大小进行监控。用乙炔氧火焰模拟低功率连续波激光对充压柱壳进行辐照，柱
壳内表面的温度随时间的变化用热电偶进行测量，内表面的热斑大小由红外热像
仪测量。实验过程中发现，当p/p_b=0.08和0.157时，在乙炔氧火焰的作用下，
充压柱壳首先在其受热区局部出现大变形鼓包现象，随着鼓包越变越高，最后在
鼓包区的顶端出现沿轴向的宏观裂纹，导致柱壳结构发生泄压失去承载能力。通
过对回收试件进行金相分析发现柱壳在破坏之前其壳壁经历了比较大的颈缩变
形，最后裂纹萌生于颈缩最厉害的地方即热斑区中心的外表面处然后向厚度方向
和轴向扩展导致柱壳的热弹塑性断裂失效。当p/p_b=0.04时，柱... |
| 【论文题纲】 |
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目录 |
2-3 |
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中文摘要 |
3-4 |
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英文摘要 |
4-6 |
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1 绪论 |
6-18 |
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1．1 材料和结构中激光能量沉积引起的热和力学效应 |
6-9 |
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1．2 强激光破化机理综述 |
9-11 |
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1．3 受载结构的激光破坏机理研究及其进展 |
11-15 |
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1．3．1 受载结构激光破坏机理研究概述 |
11-12 |
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1．3．2 激光辐照下内压柱壳的破坏机理 |
12-15 |
|
1．4 颈缩的一般理论和研究动态 |
15-16 |
|
1．5 本文的主要研究内容 |
16-18 |
|
2 热力耦合作用下材料几何非线性热弹性动力学方程组 |
18-27 |
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2．1 基本假设 |
18-19 |
|
2．2 基本控制方程组的建立 |
19-27 |
|
3 火焰局部加热充压柱壳的实验研究 |
27-51 |
|
3．1 实验系统 |
27-28 |
|
3．2 温度测量系统 |
28-32 |
|
3．3 实验结果及分析 |
32-51 |
|
3．3．1 实验结果概况 |
32-35 |
|
3．3．2 温度测量结果 |
35-36 |
|
3．3．3 回收试件的断面分析 |
36-38 |
|
3．3．4 壳壁膨胀测量及分析 |
38-41 |
|
3．3．5 金相图分析 |
41-46 |
|
3．3．6 端口形貌分析 |
46-49 |
|
3．3．7 断裂机制的分析 |
49-51 |
|
4 对激光辐照充压柱壳的数值模拟 |
51-72 |
|
4．1 有限元格式的建立 |
52-58 |
|
4．1．1 温度场计算的有限元格式 |
52-56 |
|
4．1．2 变形场计算的有限元格式 |
56-58 |
|
4．2 计算模型 |
58-64 |
|
4．2．1 单元的划分 |
58-60 |
|
4．2．2 激光模型的处理和材料模型的选取 |
60-61 |
|
4．2．3 材料参数的选取 |
61-64 |
|
4．3 数值模拟结果及分析 |
64-72 |
|
4．3．1 模型1的计算结果 |
64-66 |
|
4．3．2 模型2的计算结果 |
66-68 |
|
4．3．3 模型3的计算结果 |
68-71 |
|
4．3．4 计算结果的讨论 |
71-72 |
|
5 结论 |
72-73 |
|
参考文献 |
73-78 |
|
致谢 |
78 |
|
附录 |
78 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.340041 |
