《预应力技术及自紧技术》求取 ⇩

第1章 绪论1

§1.1　预应力和残余应力1

§1.2　软性系数χ1

目录1

§1.3　弹性模数2

§1.3.1　弹性变形及其物理本质2

§1.3.2　广义胡克定律3

§1.3.3　弹性模数的技术应用3

§1.3.4　影响弹性模数的因素4

§1.4　静拉伸下的力学性能试验5

§1.4.2　弹性极限σe7

§1.4.1 比例极限σp7

§1.4.3　屈服极限σs9

§1.4.4　伸长率和断面收缩率11

§1.4.5　形变硬化（强化）问题14

§1.4.6　强度极限σb17

§1.4.7　实际断裂强度σtf18

§1.5　鲍辛格效应21

§1.6　拉伸—压缩循环加载25

§1.7　高温力学性能26

§1.7.1　蠕变现象26

§1.7.2　蠕变曲线27

§1.7.3　蠕变极限与持久强度28

§1.7.4　应力松弛29

§1.7.5　应力松弛与蠕变的关系30

§1.8　应力—应变曲线在塑性部分的特点31

§1.8.1　加载和卸载规律31

§1.8.2　应力与应变之间不是单值关系31

§1.9　静水压力试验31

§1.10　基本假设32

§1.11　对单向应力情况的简化模型33

§2.2　应力概念35

§2.1　外力和内力35

第2章　应力分析35

§2.3　单向应力状态36

§2.4　双向应力状态37

§2.4.1 只有两个相互垂直方向上的拉应力或压应力σx、σy37

§2.4.2　纯剪应力38

§2.4.3　一般情况39

§2.5　三向应力状态43

§2.5.1 只有三个垂直方向上的拉应力或压应力σx、σy、σz43

§2.5.2　一般情况45

§2.5.3　三向主应力的应力圆图46

§2.6.1　应力张量48

§2.6　应力张量及不变量48

§2.6.2　应力张量不变量49

§2.7　应力的分解及应力偏张量不变量51

§2.8　应力空间及π平面55

§2.9　平衡微分方程式57

§2.10　坐标变换59

第3章　弹性应变62

§3.1　位移与应变62

§3.2　应变张量、主应变及应变不变量65

§3.3　应力与应变之间的常数70

§3.3.1　纵向弹性模数E70

§3.3.2　剪切弹性模数G71

§3.3.3　积变模数K72

§3.3.4　拉麦常数λ72

§3.4　应力与应变间的关系73

§3.4.1　以应力表示应变73

§3.4.2　以应变表示应力76

§3.5　坐标变换77

§3.6　弹性应变能78

§3.6.1　外力为拉力或压力的应变能78

§3.6.2　外力为剪力的应变能79

§3.6.3　一般情况79

§3.7.1　平面应变81

§3.7　应变圆81

§3.7.2　三向主应变的应变圆82

§3.8　应变的实验方法82

§3.8.1　直角形应变花84

§3.8.2　等角形应变花84

§3.8.3　双直角形应变花86

§3.8.4　直角-三角形应变花87

第4章　失效理论90

§4.1　材料失效的含义90

§4.2　最大正应力理论91

§4.3　最大正应变理论92

§4.4　最大剪应力理论94

§4.5　最大变形能理论96

§4.6　最大应变能理论100

§4.7　内摩擦理论101

§4.8　应用各种理论计算结果的比较103

第5章　塑性状态下的基本理论105

§5.1　绪言105

§5.2　塑性应力应变关系105

§5.3　加载方式与加载、卸载准则106

§5.3.1　加载方式106

§5.3.2　加载、卸载准则107

§5.4　强化模型109

§5.4.1　等向强化模型109

§5.4.2　随动强化模型110

§5.4.3　混合强化模型112

§5.5　德鲁克强化理论113

§5.5.1　塑性应变增量矢量的方向114

§5.5.2　屈服面必须是处处外凸的115

§5.6　增量理论115

§5.6.1　塑性位势理论115

§5.6.2　理想塑性材料的本构关系——应力应变关系117

§5.6.3　强化材料的本构关系122

§5.7　全量理论129

§5.7.1　简单加载，单一曲线假定129

§5.7.2　依留申小变形理论130

§5.7.3　亨斯基理论131

§5.7.4　那达依理论132

§5.8　增量理论与全量理论的比较135

§5.8.1　理论分析135

§5.8.2　实验研究135

§5.8.3　汇总比较表136

§5.9.1　按增量理论求解138

§5.9　增量理论与全量理论的具体应用138

§5.9.2　按全量理论求解141

第6章　厚壁圆筒加载时屈服前的应力、应变及位移142

§6.1　与计算有关的各种状态和条件142

§6.1.1　厚壁圆筒受载荷前后情况142

§6.1.2　边界条件142

§6.1.3　材料压缩性144

§6.1.4　材料失效条件144

§6.2　一般情况144

§6.3　开端条件下的应力、应变及位移148

§6.3.1 只有内压Pi的情况149

§6.4　闭端条件下的应力、应变及位移154

§6.3.2　只有外压Po的情况154

§6.4.1 只有内压Pi的情况155

§6.4.2　只有外压Po的情况155

§6.5　固定端条件下的应力、应变及位移156

§6.5.1 只有内压Pi的情况156

§6.5.2　只有外压Po的情况157

§6.6　公式汇总表157

第7章　理想弹塑性材料厚壁圆筒的屈服及弹塑性状态160

§7.1　弹性屈服极限压力160

§7.1.1　弹性屈服极限内压［Pi］160

§7.1.2　弹性屈服极限外压162

§7.1.3　开端条件各种失效理论的弹性屈服极限内压165

§7.1.4　开端条件，各种失效理论，受内外压时厚壁圆筒弹性屈服极限压力［Pi］166

§7.2　受内压加载时弹塑性厚壁圆筒的应力、应变及位移168

§7.2.1　弹性区（ρ≤r≤ro）169

§7.2.2 塑性区（ri≤r≤ρ）171

§7.3　受内压厚壁圆筒无反向屈服时卸载和残余应力、应变及位移182

§7.3.1　弹性区（ρ≤r≤ro）183

§7.3.2　塑性区（ri≤r≤ρ）186

§7.4　受内压厚壁圆筒有反向屈服时卸载和残余应力、应变及位移188

§7.4.1　反向屈服与鲍辛格效应188

§7.4.2　非反向屈服区（ρ′≤r≤ro）卸载时的应力、应变及位移193

§7.4.3　非反向屈服区（ρ′≤r≤ro）的残余应力、应变及位移194

§7.4.4　反向屈服区（ri≤r≤ρ′）卸载时的应力、应变及位移195

§7.4.5　反向屈服区（ri≤r≤ρ′）残余应力、应变及位移197

§7.5 自紧时产生反向屈服的条件199

§7.6　最佳自紧202

§7.6.1　合成应力σc202

§7.6.2　等效应力？211

§7.6.3　最佳自紧参数的确定218

§7.6.4　允许的自紧压力Pap223

§7.6.5　考虑安全因素s时任意自紧情况下允许的工作压力Pwp226

§7.6.6 自紧压力与厚壁圆筒外径处应变间的关系227

§7.6.7　计算程序方框图236

§7.6.8　计算举例246

§7.7　厚壁圆筒自紧后承载能力的提高250

§7.7.1　以自紧厚壁圆筒最大弹性承载压力与未自紧厚壁圆筒的弹性屈服极限内压作比较250

§7.7.2 以常用的自紧厚壁圆筒承载能力与未自紧厚壁圆筒的弹性屈服极限内压作比较252

§7.8 自紧度、内膛永久扩大百分比、永久扩大比253

§7.8.1 自紧度253

§7.8.2　内膛永久扩大百分比259

§7.8.3　永久扩大比260

§7.9　计算举例264

§8.1　基本方程式274

第8章　强化弹塑性材料厚壁圆筒的弹塑性状态分析274

§8.2　问题的简化276

§8.3　弹塑性加载时的应力、应变及位移277

§8.3.1　弹性区（ρ≤r≤ro）277

§8.3.2　塑性区（ri≤r≤ρ）278

§8.4　无反向屈服时卸载及残余应力、应变及位移281

§8.4.1　卸载的应力、应变及位移281

§8.4.2　卸载后残余应力、应变及位移283

§8.5　有反向屈服时的弹塑性卸载286

§8.5.1　非反向屈服区（ρ′≤r≤ro）卸载时的应力、应变及位移286

§8.5.2　反向屈服区（ri≤r≤ρ′）287

§8.6　有反向屈服时卸载后的残余应力、应变及位移290

§8.6.2　中间区（ρ′≤r≤ρ）291

§8.6.1　弹性区（ρ≤r≤ro）291

§8.6.3　反向屈服区（ri≤r≤ρ′）292

§8.7　不发生反向屈服的临界自紧压力及临界条件294

§8.8　反向屈服区半径ρ′的求解299

§8.9　强化系数对应力的影响305

§8.9.1　强化系数M、m对反向屈服区界面半径ρ′数值的影响305

§8.9.2　强化系数M、m及ρ′对周向残余应力的影响317

§8.10　强化弹塑性材料厚壁圆筒公式与理想弹塑性厚壁圆筒公式间的关系329

§8.10.1　无反向屈服时329

§8.10.2 有反向屈服时330

§8.11.1　弹塑性厚壁圆筒情况332

§8.11　计算举例332

§8.11.2　全塑性厚壁圆筒情况333

§8.11.3　计算结果334

第9章　机械自紧344

§9.1　受力模型分析344

§9.1.1　挤扩头形状344

§9.1.2　挤扩时厚壁圆筒受力和变形情况345

§9.2　厚壁圆筒应力分析计算347

§9.2.1　基本公式347

§9.2.2　加载应力348

§9.2.3　卸载应力351

§9.2.4　残余应力352

§9.3　位移和应变计算357

§9.3.1　加载位移和应变357

§9.3.2　卸载回弹量公式359

§9.3.3　残余位移360

§9.3.4　过盈量分析365

§9.3.5　厚壁圆筒外表面应变和弹塑性区界面处半径的关系372

§9.3.6　厚壁圆筒毛坯尺寸和过应变百分数的确定373

§9.4　挤扩头推力计算373

§9.4.1　挤扩头推力与过盈量间的关系378

§9.4.2　挤扩头推力与过应变百分数间的关系381

§9.4.3　挤扩头推力与半径比间的关系383

§9.4.4　挤扩头推力与前锥角间的关系383

§9.4.5　挤扩头推力与摩擦系数间的关系383

§9.5　格拉汉—克拉克对机械自紧残余应力的研究385

§9.5.1　假设条件385

§9.5.2　应力386

§9.5.3　试验实例389

§9.5.4　分析意见和结论392

§9.5.5　周向残余应力比较394

§9.6　讨论396

§10.1.1 自紧厚壁圆筒内外表面情况397

§10.1 自紧厚壁圆筒内外表面均匀切削加工后的残余应力397

第10章 自紧厚壁圆筒切削加工及不连续性对应力场的影响397

§10.1.2 自紧厚壁圆筒内外表面加工后求新残余应力的基本假设398

§10.1.3　计算用公式399

§10.1.4　无反向屈服厚壁圆筒按先外后内的加工顺序401

§10.1.5　无反向屈服厚壁圆筒按先内后外的加工顺序403

§10.1.6　有反向屈服厚壁圆筒按先外后内的加工顺序405

§10.1.7　有反向屈服厚壁圆筒按先内后外的加工顺序406

§10.1.8　讨论408

§10.2.1　理论分析415

§10.2　厚壁圆筒自紧后加工内外表面对承载能力的影响415

§10.2.2　试件准备416

§10.2.3　试验程序416

§10.2.4　数据分析416

§10.2.5　未加工厚壁圆筒的承载能力417

§10.2.6　加工外表面418

§10.2.7　加工内表面421

§10.2.8　计算结果汇总和结论422

§10.3　镗削法测量自紧厚壁圆筒的残余应力424

§10.3.1　镗削法测量残余应力的理论根据424

§10.3.2　实验数据举例426

§10.4.1 圆环切口法测量的理论根据430

§10.4　圆环切口法测量自紧厚壁圆筒残余应力和过应变百分数430

§10.4.2　圆环切口法实验437

§10.5 自紧厚壁圆筒钻横孔对应力场的影响439

§10.5.1　计算的理论根据439

§10.5.2　计算举例439

§10.5.3　讨论444

§10.6 自紧厚壁圆筒铣缺口时对应力场的影响445

§10.6.1　厚壁圆筒内的弹性热应力场445

§10.6.2　用热应力场模拟部分自紧厚壁圆筒的残余应力445

§10.6.3　厚壁圆筒内部有切槽的残余应力分布452

§10.6.4　厚壁圆筒外表有切槽的残余应力分布454

§11.1.1　裂纹的定义462

§11.1.2　裂纹分类462

第11章　工程断裂力学在自紧厚壁圆筒上的应用462

§11.1　裂纹462

§11.1.3　裂纹对材料强度的影响463

§11.2　线弹性断裂力学465

§11.2.1　能量释放率断裂理论465

§11.2.2　应力强度因子断裂理论466

§11.2.3　G′与K的关系468

§11.2.4　裂纹尖端小范围屈服及修正468

§11.2.5　工程构件应力强度因子KI的确定470

§11.3　弹塑性断裂力学471

§11.3.2　J积分472

§11.3.1　裂纹张开位移理论472

§11.4　疲劳现象473

§11.4.1　疲劳裂纹的形成473

§11.4.2　裂纹扩展474

§11.4.3　疲劳裂纹扩展速率478

§11.4.4　应变疲劳481

§11.4.5　疲劳寿命估算482

§11.5　应力腐蚀484

§11.5.1　腐蚀机理485

§11.5.2　裂纹处的应力腐蚀485

§11.6.1　疲劳应力集中系数Kf486

§11.5.3　KIscc及da/dt486

§11.6　应力集中486

§11.6.2　缺口应力的牛柏分析487

§11.6.3　彼得森估算Kf的缺口敏感性曲线488

§11.7　厚壁圆筒裂纹的应力强度因子KI489

§11.7.1　有关公式490

§11.7.2　应力强度因子的叠加法491

§11.7.3　应力强度因子KIR（KIA）的有关数据494

§11.8 自紧厚壁圆筒外表面切槽的疲劳寿命预测498

§11.8.1　疲劳寿命预测程序498

§11.8.3　讨论501

§11.8.2　疲劳寿命预测结果501

§11.9.1　多裂纹的影响502

§11.9 自紧厚壁圆筒裂纹的影响和疲劳寿命502

§11.9.2　具有直前裂纹厚壁圆筒疲劳寿命的计算和模拟试验513

§11.9.3　一种简化的厚壁圆筒疲劳寿命预测方法517

§11.9.4　美国华特夫里特兵工厂对175mmM113型加农炮炮身脆性断裂事故的试验研究和改进措施520

§12.1.2　构件在高温环境下工作546

§12.2 自紧毛胚的设计546

§12.2.1　按工作压力计算零件安全因素和理论自紧长度546

§12.1.1　构件在常温环境下工作546

§12.1　构件材料的力学性能试验546

第12章 自紧工艺546

§12.2.2　确定毛坯的实际自紧长度547

§12.2.3　确定成品的过应变百分数547

§12.2.4　计算毛坯的过应变百分数548

§12.2.5　计算毛坯的自紧压力548

§12.2.6　计算半径过盈量δ和推力P548

§12.2.7 自紧毛坯内外径的确定549

§12.2.8 自紧毛坯自紧前后的处理549

§12.3　密封结构549

§12.3.1　产品密封结构549

§12.3.2　工艺密封结构553

§12.4.1　工艺方法555

§12.4　液压自紧555

§12.4.2　液压介质557

§12.4.3　液压自紧场地557

§12.4.4　液压自紧设备557

§12.5　机械自紧557

§12.5.1　机械自紧工艺方式的选择557

§12.5.2　机械自紧身管工序的编制559

§12.5.3　润滑问题559

§12.5.4　自紧工序操作、检验和事故处理560

§12.5.5　机械自紧设备561

§12.5.6　机械自紧工装564

§12.5.7　橄榄形挤扩头的应力分析567

§12.6　爆炸自紧575

§12.6.1　爆炸自紧的一般情况575

§12.6.2　缩小尺寸的模拟试验575

§12.6.3　105mm身管的全尺寸试验577

§12.6.4　爆炸自紧原理在火炮生产中的具体应用578

§12.6.5　结论578

第13章　复合筒580

§13.1　厚壁圆筒的应力情况580

§13.2　提高厚壁圆筒承载能力的理论依据581

§13.3.1　产生套合压力的方法582

§13.3 2层复合筒的紧缩量和套合压力582

§13.3.2　紧缩量和套合压力（无内压Pi）584

§13.4 2层复合筒的优化设计587

§13.4.1　不同材料、不同屈服极限，内筒为空心筒587

§13.4.2　不同材料、同样屈服极限，内筒为空心筒588

§13.4.3　同样材料、同样屈服极限，内筒为空心筒588

§13.4.4　同样材料、同样屈服极限，内筒为实心轴588

§13.4.7　同样材料、不同屈服极限，内筒为实心轴589

§13.5 2层复合筒的应力分析589

§13.5.1　无内压时套合压力引起的应力589

§13.4.6　不同材料、不同屈服极限，内筒为实心轴589

§13.4.5　同样材料、不同屈服极限，内筒为空心筒589

§13.5.2 2层复合筒承受内压时应力分布情况592

§13.6 2层复合筒的屈服极限压力594

§13.6.1 2层复合筒的弹性屈服极限压力〔Pi〕594

§13.6.2 2层复合筒的可能屈服极限压力〔Pi〕594

§13.6.3 计算举例595

§13.7 多层复合筒的等强度设计597

§13.7.1　计算应用的基本假设和公式597

§13.7.2　任意相邻筒间的数据598

§13.7.3　各层间套合压力和紧缩量599

§13.7.4 3层复合筒计算举例602

§13.7.5　讨论605

参考文献606