2 預應力復合缸體的基本特點 單層缸的內壁是其強度最薄弱之處，起關鍵作用的是該處的周向應力6,，而徑向應力6,恒等于內壓尸;之負值，這是無法改變的。預應力復合缸體的基本思想就是在缸體內壁預先建立一種周向壓應力，和拉伸的工作周向應力疊加，從而大大減小甚至于完全消除周向拉應力。這樣就帶來一系列靜強度和疲勞強度上的優點。 和非預應力結構相比，預應力復合缸體有兩種獨立的力學狀態，所謂等強設計不僅應考慮缸體各點的等強，更重要的是使缸體在兩種力學狀態下結構的強度應相同，否則缸體必然受到兩種狀態強度較低的一種的限制。對另一種強度較高的狀態來說，材料的強度潛力并未得到充分的發揮和利用。計算表明，只要對缸體預緊到某一特定程度，即當預緊系數相等時才能達到兩種狀態等強，稱為最大承載能力預緊系數，為方便起見，在后面的推導過程中，η、 ηp均以絕對值代入。 由此可知，預應力缸的最大承載能力為σ1而單層缸的極限承載能力σ1/2，假定單層缸與預應力缸的σb及n相同，則預應力缸的承載能力比單層缸提高2倍。上述推導采用了預緊系數的概念，并未涉及到具體的預應力結構，故它對任何一種建立在彈性失效基礎上的預應力缸體是普遍適用的。2.2疲勞強度高
壓縮平均應力使疲勞極限應力幅增大，疲勞強度和壽命增加。高壓缸在實際使用過程中，缸體的破壞主要是以內壁裂紋形式出現。而預應力復合缸體的應力變化在負范圍內，有效地抑制了裂紋的增長，從而增加了其疲勞壽命。
3 預應力缸體的設計 由于高壓缸體的內壁一般是應力最危險的區域，而徑向應力又總是與內壓數值相當方向相反，因此改進的方向是減少或消除該處的周向拉應力。 在缸體設計過程中，考慮到加工工藝及其制造成本，故將高壓缸設計成兩層套裝結構。即將兩層缸體以一定的過盈配合裝配起來，從而在第一層缸體內壁建立周向預壓應力，用以抵消在工作載荷作用下內壁產生的周向拉應力。4 缸體疲勞實驗 預應力缸體研究的最終目的，就是確定提高缸體的疲勞壽命。疲勞壽命是設計人員和工程技術人員十分關注的課題。無論是缸體的內層還是缸體的外層，當結構此寸給定后，在預緊狀態和合成狀態，其各點的應力應用公式可以求解。當材料的持久極限給定后可以粗略地預測出其疲勞壽命。 然而，要精確計算在復雜疲勞載荷作用下的疲勞壽命估算又是一個十分困難的問題。因必須有精確的載荷譜，材料特性或S-N曲線等，同時還要把一些影響疲勞壽命的主要因素考慮進去，要做到這點，目前還十分困難。 為了得到高壓缸實際的使用壽命，作者自2002年8月以來以某廠的KSD1520H水切割機為平臺，進行了疲勞實驗。該機每天至少連續工作15h,缸體壽命現以累計達到2500h。目前尚未出現高壓缸漏水現象，工作狀況良好。但由于高壓缸疲勞破壞的復雜性，其疲勞壽命尚需進一步確定。5結論
上述理論分析及疲勞實驗表明，采用預應力理論設計水切割機高壓缸是完全可行的，它能滿足工程實際要求，大大地提高了缸體的承載能力及疲勞壽命，從而進一步提高了切割機的性能。隨著預應力技術的進一步推廣，預應力復合缸體將應用在更廣泛的領域內。
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