爆炸容器塑性失稳和变形吸能

摘要

低合金结构钢由于具有较高的塑性和韧性，焊接性能好，是制造爆炸容器的主要材料。从变形状态方程出发，对无几何缺陷试件在常温条件下仅由材料本身所产生的拉伸几何失稳判据进行了分析，从理论上论证了要经历一段均匀塑性变形才出现几何失稳的结论。由于在容器峰值响应发生前冲击压力的作用已绎结束，承受冲击载荷作用的爆炸容器壁内的应力是由位移或变形控制，不同于一般静态压力加载容器是载荷控制变形，因此，其拉伸失稳机制是“位移控制”而非“载荷控制”，根据韧性材料在塑性状态下的拉伸失稳分析结果，失稳应变等于材料拉伸试件颈缩发生时的应变。通过优化结构和采用合理的塑性设计，充分利用爆炸容器在失稳前塑性变形的吸能效应，在确保爆炸容器设计的密封性能和力学安全裕量的前提下，可大幅度降低承受冲击载荷作用的爆炸容器重量。