虽然本计算方法中假定管板孔中未开环向槽,为保险起见,可以取 变形曲线和斜率的计算由和可以看出,用作图法求解残余接触压力时并不要求管板和管子为理想塑性材料。显然,该方法不但适用于理想弹塑性材料,还适用于应变硬化趋势较为明显的管材,物理概念清楚,适用于工程应用。管子的变形曲线可用液压胀接头直接对管内施压,用千分表分别测出在不同压力下的变形量,从而得到管子的径向位移曲线OABE.由于在OA段的变形很小,而作图所用的部分为管子全屈服后的部分,OA段的斜率即管子在内压作用下外表面的变形刚度可由计算而得,这部分的斜率就是管内胀接压力卸除后,管子外表面的回弹斜率。 变形刚度Gs、Gt1、Gt2可以很容易地用弹性理论导出。实际上,Gt1就是管子在内压作用下,外表面的径向位移曲线OABE弹性部分的斜率,而Gs则是管板模型孔内表面在接触压力pc作用下,孔内表面的径向位移曲线OcFG的弹性部分的斜率,Gt2则由公式计算较为方便。为便于作图,式(1)(3)给出了管子分别在胀接压力和残余接触压力作用下的变形刚度,该刚度就是相应变形曲线弹性部分的斜率。 管子在内压pi和外压pc作用下外表面的径向变形刚度<4>分别为:Gt1=Et(K2t-1)2ro(1)Gt2=EtroK2t-1K2t+1-Lt(K2t-1)(2)实际管板是个多孔平板,在接触压力作用下,管板孔内表面沿圆周方向各点的径向位移不同,在实施图算时,可以将多孔管板简化为内径为管板孔直径,壁厚为管桥厚度的开口圆筒,计算该圆筒在胀接接触压力下孔内表面的径向变形<5>.在内压作用下该圆筒内表面的弹性变形刚度为:Gs=EsRiK2s-1K2s+1+Ls(K2s-1)(3)此处,Ks为该开口圆筒的径比,Gs的意义为管板模型在孔内表面产生单位径向位移所需的接触压力,也可理解为曲线OcFG弹性段的斜率。 注意事项从图算法可以直观地发现,为了在一定的胀接压力下获得较高的液压胀接残余接触压力,应该考虑以下几方面因素:a.管子材料应具有较低的屈服强度Rst,以降低管子胀接时的屈服压力,从而在相同的胀接压力下,管子与管板之间可获得较高的接触压力。 对于材料硬度较高的管子,可以采用管端局部的方法降低其屈服应力,这对提高液压胀接残余接触压力具有明显的效果。b.管子材料具有较高弹性模量Et可以提高变形刚度Gt1,减小管子胀接后的回弹量,有利于提高胀接残余接触压力。 c.较低的管板变形刚度Gs可以加大卸载时管板孔内表面向内的回弹量,有利于提高残余接触压力。显然,管板材料具有较低的弹性模量Es,对提高胀接残余接触压力有好处,并可降低管板的弹性变形刚度Gs.这样当胀接压力卸除时,管板孔内壁具有较大的回弹量。d.管板材料具有较高的屈服强度Rss可以使管板孔在较大范围内处于弹性,且可以减小管板的胀接变形,防止过胀的发生。 结束语图算法的计算精度问题与所计算材料的性能及管子的变形程度有关。当材料的应变强化现象越明显、管子与管板之间的间隙越大时,管子在胀接后的变形越大,这时采用理想弹塑性假定的计算结果就与本方法的结果有较大的偏差。有关本方法对实际管材的计算结果比用理论解析方法所得的结果偏小,这是由于真实材料具有应变强化效应,需要比理想弹塑性材料更大的压力才能使管子的外壁与管板孔接触。 =4.0MPa,如果所求残余接触压力pc不满足设计要求(pc
/f),适当提高胀接压力,重复步骤cg,直到残余接触压力pc满足以上条件为止。