循环热-机械双轴载荷下薄壁圆筒的热棘轮极限

来源：机械工程学报杂志2015年第20期北京时间：

作者：郑小涛, 彭红宇, 喻九阳, 徐建民, 林, 纬

单位：武汉工程大学化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室 武汉 430205

摘要：热棘轮失效是薄壁圆筒的主要失效模式之一，现有ASME锅炉及压力容器规范和EN13445等设计标准主要考虑环向应力，而未考虑轴向应力条件，使得设计结果可能偏于不安全。针对循环热-机械双轴载荷下薄壁圆筒热棘轮设计理论的不足，采用非循环分析方法系统研究双轴应力状态下薄壁圆筒热棘轮极限的解析解，重点考虑轴向压缩应力对循环温度梯度和稳定内压组合载荷下薄壁圆筒热棘轮极限的影响，并提出相应的设计方法，并采用有限元法对理论结果进行验证。结果表明，循环热-机械载荷下轴向压缩应力会显著降低薄壁圆筒的热棘轮极限，且理论解与有限元分析结果吻合良好，这说明此方法可用于循环热-机械双轴载荷及类似工况下薄壁圆筒的热棘轮设计限，具有良好的工程价值。

关键词：薄壁圆筒,非循环方法,棘轮极限,双轴载荷；

基金资助：国家自然科学基金(51305310)、湖北省教育厅科学研究计划(Q20131506)和武汉工程大学研究生创新教育基金(CX2014037)资助项目