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波纹管失稳的机理及分析方法

来源:沧州永源机械?发布时间:2017-11-16 GMT 11:11:23
关键词:波纹管

  波纹管在内压作用下失稳是常见的失效现象?!睹拦?a href="http://www.all3comm.com/pzj/">膨胀节制造商协会标准》(EJMA)将波纹管的失稳分为柱失稳和平面失稳两种形式,并给出了设计内压的计算公式。与标准中应力计算公式由壳体弹性理论的解导出不同,这两个公式的依据出自人为假设,属于经验公式。这种人为设想的失效机理是否合理、公式的误差范围有多大还需研究。有限元分析对波纹管的失稳机理进行了探讨,给出用非线性屈曲计算内压的方法,并用该方法对一些复杂条件下的失稳问题进行了计算分析。
  有限元软件一般提供两种失稳分析方法,即特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。特征值法是弹性分析,不能用于出现塑性变形的结构。由于波纹管的柱失稳和平面失稳都可能在塑性状态下发生,因此需采用非线性屈曲分析,材料模型为弹性理想塑性体。
  用该方法计算波纹管在位移状态下的失稳非常方便。对轴向位移可将有缺陷的波纹管拉、压后计算,对横向位移和角位移简单—无需加初始缺陷可直接计算。
  在10波中加中间管成为复式波纹管。有限元计算结果:中间管长200mm时内压为0.68MPa,长1500mm时内压为0.61MPa。这说明中间管增长内压将有所降低,而EJMA认为中间管对内压无影响??悸堑街仁遣ㄎ乒芊⑸氖峭淝湫?,而中间管越长复式波纹管的横向刚度越小,因易于发生变形致使内压降低也是合乎情理的。
  结构的稳定性问题一般比强度问题复杂,EJMA用简单公式计算内压误差较大,因此选用了较大的系数。为了提高设计水平可以用有限元计算内压。有限元的另一个优点是对各种工况可用统一的方法处理,不必像用公式计算那样引入各种繁杂的调整系统。有限元计算也有误差,进一步发展有限元算法需要与试验研究相结合,对计算模型或计算结果加以修正。

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