由于各應力曲線圖中的應力值由所測應變按彈性應力公式計算,而實際應變已可能包括塑性應變,因此,曲線中的應力均稱為名義應力。同時,各應力曲線圖中標識的大端和小端,對同心異徑管而言是指軸向高度等于零處和異徑管高度處,由于這兩個測量位置的應變片貼在焊縫上,焊縫的力學性能不清楚,因此,所測量得的名義應力值僅供參考。
由實測可知,大小同心異徑管的壁厚及表面硬度分布趨勢一致。從大端截面到小端的截面,壁厚均是由薄到厚,兩端端面的壁厚由厚到薄,小端端面的壁厚均比大端端面的壁厚要薄,因為小端的內孔在成型后經過了車削加工,去掉了部分壁厚。
6.5.1 內壓試驗
同心異徑管①、④、⑤分別進行了內壓作用的應力測試。其中,同心異徑管①和④分別在彎矩和扭矩實驗前進行,同心異徑管⑤進行了專門的內壓實驗。
1) 應力曲線 同心異徑管的應力曲線之一見圖6.54,分析如下:(1) 內壓作用下,同心異徑管的經向應力與環向應力分布趨勢一致,均是拉應力,均隨著內壓的增大而增大,大端的應力較大。(2) 在大端,經向應力略小于環向應力的一半,在小端,經向應力明顯小于環向應力的一半。(3) 隨著內壓的增大,應力的增幅均有所減少。(4) 經向應力和環向應力的最大值位置一致,但不是在大端截面,而是在同心異徑管高度中間稍為偏向大端一側。(5) 不同經線上的環向應力或經向應力分布趨向一致且數值接近。
2) 極限內壓 根據到22MPa 內壓下的環向應力曲線的趨勢延長得的曲線圖6.55,求得極限內壓為25.2MPa。經線B 處大端內壓環向應力曲線求得的極限內壓與經線H 處大端內壓環向應力曲線求得的極限內壓值相同。
6.5.2 彎矩試驗
1) 應力曲線 分析結果:(1) 彎矩作用下,小端應力曲線的應力水平顯著較大端的大。(2) 各應力分布曲線走勢均在小端及其附近分散,在其他高度處較為集中。
2) 極限內壓 同心異徑管①的彎矩曲線如下:由圖6.56 可知,彎矩作用下,同心異徑管①小端受拉處外壁面的經向應力求取極限彎矩結果為18kN·m。
同心異徑管⑦的彎矩應力曲線及其分析如下:由圖6.57 至圖6.59,按經向應力求取極限彎矩時,受拉側、中性線側的結果各為45kN·m 和44kN·m,最大相差10.2%。按中性線側環向應力求得的結果各為39kN·m。結果同時說明環向應力較經向應力大,與公式(3-8)一致。各曲線求得的極限彎矩見表6.12。
6.5.3 扭矩試驗
1) 應力曲線 分析圖6.60~圖6.63 各曲線可知:(1) 不同經線上的應力分布趨勢基本一致,但應力值大小有差異,不超過10%。(2) 應力的分布趨勢均是從大端到小端逐漸增大,大端的應力最小、小端的應力最大。(3) 最大主應力和最大剪應力均是拉應力,兩者應力曲線基本一致,但最大主應力稍大一些,最小主應力為壓應力。
2) 極限扭矩 由小端的應力變化繪制得扭矩應力曲線如圖6.64~圖6.67,求得的極限扭矩如表6.13 所示。最大剪應力為依據求取的極限扭矩較穩定。