有限元法的金屬軟管中波紋管過渡波的特性

應(yīng)用msc.fatigue軟件,利用e-n曲線,以初始裂紋法為主要分析方法,對u型波紋管進(jìn)行疲勞壽命分析,得到波紋管在各種工況下的疲勞壽命,從而進(jìn)行波紋管的優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要介紹了波紋管壽命分析的一般思路及其力學(xué)原理。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證:有限元法能夠很好地模擬金屬波紋管的疲勞壽命,精度也大大高于經(jīng)驗(yàn)公式,同時(shí)也為波紋管壽命分析開辟了新的研究途徑。

運(yùn)用非線性有限元法,波紋管采用三維殼單元shell93,網(wǎng)套采用空間梁單元beam189,利用耦合和約束理論,在ansys中建立金屬軟管的有限元模型,對金屬軟管的拉伸、壓縮、彎曲等特性分別進(jìn)行有限元分析,得到金屬軟管的特性曲線,并將分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,證明了有限元建模分析結(jié)果以及耦合和約束理論運(yùn)用的合理性,為金屬軟管的力學(xué)性能和設(shè)計(jì)分析的進(jìn)一步研究提供了參考。

運(yùn)用非線性有限元法,采用三維殼單元shell93和空間梁單元beam18,利用耦合和約束理論,在ansys中建立金屬軟管的有限元模型,對金屬軟管進(jìn)行動態(tài)有限元分析(包括模態(tài)分析和瞬態(tài)分析),得到金屬軟管的任意階固有頻率,振型以及位移-時(shí)間曲線,并將分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,證明了有限元建模及其分析結(jié)果的正確性,為金屬軟管的力學(xué)性能和設(shè)計(jì)分析尤其在防止共振方面的研究提供了參考。

運(yùn)用非線性有限元法,采用三維殼單元shell93和空間梁單元beam189,利用耦合和約束方程理論,在ansys中建立了金屬軟管的有限元模型,對金屬軟管的力學(xué)特性進(jìn)行了分析計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對照,確定了有限元方法的可靠性,對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,得出了對金屬軟管的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有參考價(jià)值的結(jié)論。

采用三維殼單元shell93和空間梁單元beam89,運(yùn)用耦合和約束方程理論,利用ansys的參數(shù)化設(shè)計(jì)語言(apdl)對金屬軟管進(jìn)行了參數(shù)化的三維實(shí)體建模。對金屬軟管的力學(xué)特性進(jìn)行了分析計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對照,確定了有限元方法的可靠性。根據(jù)分析結(jié)果,對金屬軟管的特性進(jìn)行了總結(jié),結(jié)論對金屬軟管的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有重要參考價(jià)值。

金屬軟管世通金屬波紋管結(jié)構(gòu)： 金屬軟管（簡稱軟管）是現(xiàn)代工業(yè)管路中一種高品質(zhì)的柔性管道。它主要由波紋管、網(wǎng)套 和接頭組成。 金屬軟管各部分介紹： 網(wǎng)套是軟管安裝在壓力管路中的主要承壓件，同時(shí)對波紋管起護(hù)套作用，根據(jù)管道中的壓 力大小及應(yīng)用場所，可選擇一層或多層的不銹鋼絲或鋼帶進(jìn)行編織，曙光牌軟管的壓力范圍 一般為pn0.6—32.0mpa。最高達(dá)42.0mpa。它的內(nèi)管是具有螺旋形或環(huán)形波形的薄壁不銹 鋼波紋管，波紋管外層的網(wǎng)套，是由不銹鋼絲或鋼帶按一定的參數(shù)編織而成。軟管兩端的接 頭或法蘭是與客戶管道的接頭或法蘭相配的網(wǎng)套。 金屬軟管的特性： 軟管的工作溫度范圍極廣，為-196—600度，使用的軟管按管道所通介質(zhì)的腐蝕性選擇 適用的不銹鋼牌號，即可保證軟管的耐蝕性，由于制作軟管主要零件的材料是采用奧氏體不 銹鋼，因而保證了軟管優(yōu)良的耐溫性和耐蝕性。 金屬軟管

S型焊接金屬波紋管疲勞壽命的有限元分析

波紋管為焊接金屬波紋管機(jī)械密封的關(guān)鍵零件,工作中常因反復(fù)的彈性變形而發(fā)生疲勞失效。現(xiàn)以焊接金屬波紋管的膜片為研究對象,對s型和v型兩種膜片的應(yīng)力場和變形場進(jìn)行了詳細(xì)的有限元法分析和計(jì)算,在對兩種膜片進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上對s型膜片進(jìn)行了結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化和計(jì)算。研究結(jié)果為焊接金屬波紋管機(jī)械密封的改進(jìn)設(shè)計(jì)、提高疲勞強(qiáng)度和使用壽命提供了理論依據(jù)。

應(yīng)用msc.fatigue軟件并以應(yīng)變壽命法分析和得出了閥門用金屬波紋管在壓力、位移條件下的疲勞壽命。分析了材料的循環(huán)性能對波紋管疲勞壽命分析的影響,并且通過波紋管的疲勞壽命試驗(yàn)驗(yàn)證了軟件分析的準(zhǔn)確程度,從而得到精確的分析結(jié)果。

應(yīng)用ansysworkbench(awe)軟件的fatiguetool工具箱和s-n曲線,分別用goodman直線模型、gerber拋物線模型、soderberg直線模型和s-n直線模型的平均應(yīng)力修正法,對s型波紋管進(jìn)行疲勞壽命分析,得到波紋管在各種工況下的疲勞壽命,從而進(jìn)行波紋管的優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要介紹了波紋管壽命分析的一般思路及其力學(xué)原理。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證:有限元法能夠很好地模擬金屬波紋管的疲勞壽命,精度也大大高于經(jīng)驗(yàn)公式,同時(shí)也為波紋管壽命分析開辟了新的研究途徑。

金屬波紋管的穩(wěn)定性在宇航、航空、精密儀表以及大型工程結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域?qū)儆陉P(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),而且是研究難點(diǎn)。為了解決這類問題,文中應(yīng)用msc.marc軟件,針對典型的u型波紋管進(jìn)行柱失穩(wěn)研究,研究其極限失穩(wěn)壓力以及變形規(guī)律等。通過試驗(yàn)驗(yàn)證,有限元法的分析精度優(yōu)于工程方法。將有限元法、工程設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)合應(yīng)用,共同進(jìn)行金屬波紋管柱失穩(wěn)研究,能夠顯著提高設(shè)計(jì)精度,加快研制進(jìn)程,減少研制成本,進(jìn)而提高產(chǎn)品的綜合性能與市場競爭力。

為了考核波紋管聯(lián)軸器在熱-力共同作用下的強(qiáng)度和在發(fā)射頻率下的剛度,首先利用在三維建模軟件ug中建立了波紋管聯(lián)軸器的有限元模型,然后結(jié)合有限元軟件的nastran求解器,對波紋管聯(lián)軸器進(jìn)行了熱-應(yīng)力耦合分析和工況模態(tài)有限元分析,最后通過對有限元仿真結(jié)果進(jìn)行分析,得到了其力學(xué)特性。

選用三維空間梁單元beam189表述網(wǎng)套鋼絲,空間殼單元shell93表述波紋管,利用耦合節(jié)點(diǎn)的方法建立多層波紋管層與層之間的關(guān)系,用擬合理論推導(dǎo)出約束方程建立最外層波紋管與網(wǎng)套之間的關(guān)系,在ansys中建立金屬軟管的參數(shù)化有限元模型。利用此模型對金屬軟管進(jìn)行軸線拉伸和壓縮仿真分析,將其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,證明了有限元模型的可靠性。

用ANSYS軟件對U形波紋管的有限元

運(yùn)用非線性有限元法,利用ansys中的apdl語言,采用三維殼單元shell93和空間梁單元beam189,采用耦合及約束方程理論,并考慮了端部小波對網(wǎng)套的影響,建立了合理的有限元模型,并將有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,進(jìn)一步證明了有限元建模的正確性;文中提出了傳統(tǒng)計(jì)算網(wǎng)套金屬絲延長量的不足,給出了自己的看法,為金屬軟管的進(jìn)一步研究提供了具有重要價(jià)值的結(jié)論。

在ansys中建立了金屬軟管的動力學(xué)有限元模型,本文對金屬軟管的振動模態(tài)進(jìn)行了仿真分析,并將分析結(jié)果與試驗(yàn)進(jìn)行了對比,證明了動態(tài)有限元模型的可靠性,對金屬軟管的諧響應(yīng)和瞬態(tài)振動響應(yīng)進(jìn)行了有限元仿真分析,分析結(jié)果對金屬軟管的設(shè)計(jì)、安裝和使用具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。

為了分析鉆井液圍壓、井眼曲率、彎曲方式以及地層溫度等因素對波紋管脹形的影響,采用彈性力學(xué)理論,考慮幾何非線性的影響,建立了波紋管脹形力學(xué)模型。建模時(shí)溫度對波紋管脹形的影響通過改變波紋管管材的彈性模量和泊松比來模擬;通過對波紋管內(nèi)、外施加面載荷來模擬波紋管脹形壓力、鉆井液圍壓或者外擠壓力。模擬結(jié)果表明,當(dāng)井眼曲率每30m在5°~12°之間變化、地層溫度在20~180℃之間變化時(shí),井眼曲率和地層溫度對波紋管膨脹工作壓力影響較小;彎曲方式對波紋管脹形的影響也較小。波紋管卸載后不圓度會增加,使得其內(nèi)通徑變小,所以在波紋管施工結(jié)束后需要進(jìn)行機(jī)械脹形修正。

rccn 日 成 m c l s 型 不 銹 鋼 金 屬 軟 管 m c r - e x 型 防 爆 金 屬 軟 管 a71 型號itemno.彎曲半徑 bendingradius mm±10% 外徑 o.d. d 包裝 packing m rccn日成mcls型不銹鋼金屬軟管　liquid-tightmetalflexibleconduit 規(guī)格tradesizes 黑色black灰色gray mcls2-03bmcls2-03g?101/4"10.0±0.315.0±0.550nbg-0350m mcls2-04bmcls2-04g?133/8"12.5±0.317.5±0.560nbg-0450m mcls2-05bmcls2-05g?161/2"15.5±0.321.2±0.575n

波紋管補(bǔ)償器也稱伸縮節(jié)、膨脹節(jié)。主要作用是補(bǔ)償管道在壓力、溫度和振動等作用下的尺寸變化,是一種薄壁、具有伸縮功能的器件,由金屬波紋管與構(gòu)件組成。文中利用ansys軟件對補(bǔ)償器內(nèi)部加壓后的受力與變形情況進(jìn)行模擬。查看在壓力載荷下,補(bǔ)償器的最大應(yīng)力以及變形情況。為波紋管補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、性能提升提供技術(shù)支持。

本文建立了u形無加強(qiáng)波紋管結(jié)構(gòu)分析的有限元分析模型,并采用有限元軟件ansys對其進(jìn)行了計(jì)算。與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比表明所得的非線性有限元計(jì)算結(jié)果可以較好地模擬單層波紋管的載荷———應(yīng)力響應(yīng),并且對多層波紋管的結(jié)構(gòu)分析也具有一定的參考價(jià)值

波紋金屬軟管構(gòu)造及特性 波紋金屬軟管是現(xiàn)代工業(yè)管路中一種高品質(zhì)的柔性管道。它主要由波紋管、網(wǎng)套和接頭 組成。它的內(nèi)管是具有螺旋形或環(huán)形波形的薄壁不銹鋼波紋管，波紋管外層的網(wǎng)套是由不銹 鋼絲或鋼帶按一定的參數(shù)編織而成。軟管兩端的接頭或法蘭是與客戶管道的接頭或法蘭相配 的。 軟管的波紋管是由極薄壁的無縫或縱焊縫不銹鋼鋼管經(jīng)過高精度塑性加工成形的。由于 波紋管輪廓的彈性特性決定了軟管具有良好的柔軟性和抗疲勞性，使它很容易吸收各種運(yùn)動 變形和循環(huán)載荷，尤其在管路系統(tǒng)中有補(bǔ)償大位移量的能力。神煜電氣牌金屬軟管的公稱通 徑范圍為dn4~800mm，長度任選。 網(wǎng)套是軟管安裝在壓力管路中的主要承壓件，同時(shí)對波紋管起護(hù)套作用，根據(jù)管道中的 壓力大小及應(yīng)用場所，可選擇一層或多層的不銹鋼鋼絲或鋼帶進(jìn)行編織，神煜電氣牌金屬軟 管的壓力范圍一般為pn0.6~32.0mpa，最高達(dá)42

1/6 金屬波紋管的應(yīng)用 金屬波紋管的特點(diǎn)是在壓力、軸向力、橫向力或彎矩作用下均能產(chǎn)生相應(yīng) 的位移， 并具有耐壓性、真空密封性、耐腐蝕性、溫度穩(wěn)定性和長期使用壽命。因 此，它在 許多工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用在以下幾方面。 用于儀表中的彈性敏感元件 對于作為彈性敏感元件的波紋管的彈性特性有很高的要求。用作彈性敏感 元件的波 紋管基本上是把壓力變?yōu)槲灰戚敵龌虬褖毫ψ優(yōu)榧辛敵?。把壓力變?yōu)?集中力輸 出的波紋管變形很小或幾乎沒有位移，所以在波紋上產(chǎn)生的應(yīng)力比輸出位 移的波紋 管波紋上的應(yīng)力要小，向彈性后效、滯后的影響可以說沒有，因此，用力 平衡式波 紋管作彈性敏感元件的儀表的可靠性和精度可以很高。這就是在測量儀表 中，多用 力平衡式波紋管作彈性敏感元件的原因，把壓力變?yōu)槲灰戚敵龅牟y管在 波紋上會 產(chǎn)生較大的壓力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意，同時(shí)彈性后效、滯后對波紋管的彈性 有一定的 影響