针对由两种力学性能不同的金属材料组成的双层厚壁圆筒推导出在过盈装配时的最佳设计应力解析解。探讨了内外径比、材料的屈服强度比值的影响特性。结果表明最佳界面半径与内外径、外内层材料屈服强度比值有关。最佳界面压力只与内外径比、外层材料的屈服强度及外内层材料的屈服强度比值有关;与材料的弹性模量和泊松比无关,最佳界面压力随着和外层材料的屈服强度的增大而增长,增长的幅度同时也随值的增大而显著增大。最佳过盈量与内外径比、外层材料的屈服强度及外内层材料的屈服强度比值、界面半径、材料的弹性模量和泊松比有关。针对海洋核动力平台示范工程项目中使用的系泊头轴承的算例分析,计算出该双层组合厚壁圆筒的最佳界面半径为870mm、最佳界面压力为8.31MPa、最佳过盈量为0.4048mm。

分析表面堆焊耐蚀合金的高压厚壁圆筒承压能力,难以采用经典的厚壁圆筒理论进行求解。基于ABAQUS有限元分析软件,使用双线性弹塑性材料模型和Cohesive接触模型联合模拟,可得到厚壁圆筒截面的应力分布、结合面接触-分离应力分布、卸载后的残余变形等。以隔水管节流和压井管线插接接头为例,进行承压性能分析。分析结果表明,考虑材料塑性行为能够提升结构的设计耐压能力;卸载后材料的永久变形的量化结果有助于密封面配合尺寸设计;Cohesive模型能够有效模拟结合面应力传递情况。