波纹管在外压-拉伸条件下的稳定性研究

对波纹管在拉伸条件下的外压稳定性进行了试验研究和非线性有限元分析 ,结果表明拉伸位移对波纹管的外压稳定性有不利影响 ,失稳是由于某一波纹局部区域的大量塑性变形而产生的。同时指出 ,对于大口径外压波纹管 ,周向应力对波纹管强度的影响超过了子午向应力     

位移法求解应力强度因子的影响因素

基于Chen-Kuang公式、1/4节点位移公式,以有限尺寸板拉伸模型和三点弯曲模型为研究对象,研究了裂尖单元径向尺寸、围绕裂尖周向单元数和力学模型对无量纲应力强度因子计算结果的影响.分别给出了用两种方法进行有限元分析时裂尖径向单元尺寸和围绕裂尖周向单元数的合理取值范围,并指出对于1/4节点位移公式,在选用裂尖单元径向尺寸时还应考虑力学模型对计算结果的影响.     

新型波纹管联轴器的设计和强度分析

设计一种能够用于动力传递的新型波纹管联轴器，采用大位移非线性有限元法对波纹管联轴器进行应力分析，并探讨其强度计算准则，给出了一个设计实例，其结果是令人满意的。     

矩形波纹管应力分析

用EJMA公式对矩形波纹管进行了应力计算,并用有限元法和试验法进行了应力分析研究,指出矩形波纹管最大应力位于接角焊缝处.建议对焊缝进行焊后打磨以降低焊缝处应力集中水平.     

阀门用波纹管的应力分析

基于有限元方法建立了阀门用波纹管的应力分析方法,通过对波纹管进行有限元分析。结果表明,无论何种工况,波纹管各层的应力分布规律基本相同,其分布规律是波峰与波谷部位应力较大,其余部位应力较小;在位移载荷(拉或者压)作用下,波纹管的最大等效应力均发生在波谷位置;在拉伸位移-内压联合作用下,结构最大应力发生在波峰,在压缩位移-内压联合作用下,结构最大应力发生在波谷;在工作状态下,波纹管的应力主要是由位移载荷引起,因此,在使用过程中应严格控制位移的大小。     

S型焊接金属波纹管疲劳寿命的有限元分析

应用ANSYS Workbench（AWE）软件的Fatigue Tool工具箱和S—N曲线,分别用Goodman直线模型、Gerber抛物线模型、Soderbe曙直线模型和S-N直线模型的平均应力修正法,对S型波纹管进行疲劳寿命分析,得到波纹管在各种工况下的疲劳寿命,从而进行波纹管的优化设计。主要介绍了波纹管寿命分析的一般思路及其力学原理。经试验验证：有限元法能够很好地模拟金属波纹管的疲劳寿命,精度也大大高于经验公式,同时也为波纹管寿命分析开辟了新的研究途径。     

EJMA无加强型波纹管应力计算公式评定

利用参数化弹性有限元分析对目前广泛应用的无加强型波纹管的设计图表和公式进行了评定.结果表明,用这些设计图表和公式计算的由压力和位移产生的子午向弯曲应力比较准确;而薄膜应力的计算值与有限元计算结果则有显著的差别.本文发现并讨论了产生这一差别的原因.     

S型焊接金属波纹管的应力仿真与试验研究

采用ANSYS建立了S型焊接金属波纹管的三维模型,利用其分析模块,对波纹管进行了非线性有限元仿真分析,计算出波纹管在不同压缩位移情况下的应力及失效变化。利用ANSYS的仿真分析结果与试验相对比,得到了S型焊接金属波纹管应力随位移变化的曲线图,为S型焊接金属波纹管的结构优化设计及疲劳失效计算提供了参考依据。     

基于ASME Ⅷ-2的外压波纹管分析计算

强度、疲劳与稳定性是波纹管的主要力学性能指标,在波纹管设计过程中必须全面考虑。建立外压和轴向拉伸位移作用下的波纹管有限元模型,采用ASMEⅧ-2中极限载荷分析、屈曲分析以及弹塑性疲劳分析方法进行计算。结果表明,极限载荷分析可以较为准确地确定波纹管的极限载荷,且对波纹管设计参数和结构尺寸没有限制;屈曲分析可以确定波纹管失稳上限载荷;弹塑性疲劳分析可以预测波纹管的失效位置和疲劳寿命。本文的计算研究对波纹管设计具有一定的参考价值。     

基于构件S-N曲线的波纹管速度外压耦合加载下疲劳寿命研究

真空灭弧室用波纹管服役工况复杂,采用传统的理论计算方法和试验手段难以准确预测其疲劳寿命,一定程度上制约波纹管的设计与选用。本文利用数字图像相关技术,基于拉伸试验、疲劳试验,精细化获得了波纹管构件的S-N曲线,基于ANSYS有限元分析软件,建立波纹管弹塑性变形有限元模型,通过XTDIC验证了模型的准确性,结合nCode DesignLife对波纹管疲劳寿命进行了预测,并验证其准确性。研究了关键工艺参数(压力、位移、速度)对波纹管波峰、波谷等关键特征区域应力、应变和疲劳寿命的分布演变规律。研究表明：波纹管在只施加外压的工况下,波峰内壁处更容易产生疲劳损伤,位移载荷对波纹管应力应变分布影响更为显著,位移越大,波纹管更容易产生应力集中。在加载位移不变时,速度越大,波纹管等效应力越大,此时耦合0.2 MPa外压,抵消部分应力集中。在0.2 MPa外压下,当压缩速度由0.5 m/s增加到4 m/s,最大等效应力由378.89 MPa增加到424.27 MPa,疲劳寿命由49 540次减小到3 064次。     

EJMA设计公式第二部分

美国膨胀节制造商协会(EJMA)标准在圆形和矩形金属膨胀节的设计和使用中有着广泛的应用.在其最近的第七版中增加了几项重要修正.修正了波纹管稳定性设计公式,以考虑两向应力状态和初始角位移的影响.为高温循环寿命的计算增加了一个附录.其它一些修改将用于下一次的修订中,包括修改应力S3+S4的限制条件,新的绕一端转动时角位移的计算公式,考虑拉伸位移对应力S2的影响,以及压力对角位移影响的处理方法等.本文为这些修改提供了背景知识和理论依据.     

优化设计前后波纹管位移补偿能力的有限元分析

在不同工况下对波纹管进行应力应变分析是评估其对各种工况承受能力的基础和重要组成部分,非线性限元计算能够有效地解决传统的解析法无法计算的波纹管弹塑性大变形范围内的载荷—应力响应问题。对波纹管进行结构优化设计,利用ANSYS有限元软件分析优化设计前后波纹管达到轴向极限位移时的应力和位移,结果表明,在相同条件下,优化前后的波纹管达到轴向极限位移时的应力均未超过抗拉强度,而优化后波纹管的轴向极限位移比优化前的大3mm左右,说明优化设计后的波纹管具有更好的位移补偿能力,从而能够节约成本。     

非线性排气系统波纹管修正模型的模态分析

应用hypermesh建立双层无加强型波纹管非线性接触有限元模型进行静力学分析。试验应力验证了该非线性模型基本可行,但比较仿真刚度与试验刚度、经验公式计算刚度时显示轴向刚度误差较大,主要原因是由于波纹管加工成型后管壁变薄引起的。参考经验公式中修正壁厚的方法,对轴向刚度仿真结果及非线性有限元模型参数进行修正,修正后的仿真结果均满足工程要求。最后应用修正后的波纹管非线性有限元模型进行动态特性分析,结果表明该波纹管怠速工况下不会共振。     

U型波纹管变形的有限元分析

波纹管膨胀节是一种通用的柔性位移补偿元件[1]。波纹管作为其主要部件决定了它的位移补偿能力。工作中，波纹管常常会发生较大的位移变形。该文利用ANSYS有限元分析软件，对U型波纹管在工作过程中所承受拉伸和压缩位移的情况下进行了静力学结构分析。通过分析得到的应力-应变曲线，确定其极限位移，了解它的力学特性，为波纹管的设计研究与实际生产工艺提有力依据。     

四通球阀中波纹管强度数值分析

通过数值模拟计算方法,对波纹管四通金属密封球阀中波纹管的刚度和应力进行模拟计算。在20℃和500℃两种工况下,根据所施加的不同轴向力,计算波纹管的刚度以及应力,与行业标准的刚度和应力计算相比较,最终确定波纹管的设计要求。不同温度下的刚度位移,所计算的密封预紧力均满足球阀密封力要求,为波纹管球阀的在线使用提供了技术支持。     

GB 151中带膨胀节固定式换热器管板计算方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对带膨胀节的固定式换热器管板设计中应力计算方法的改进意见。文中指出现有计算忽略了膨胀节圆环内部压力引起轴向位移影响,会对某些高参数换热器固定管板的应力分析带来较大误差,并基于板壳理论得到膨胀节圆环内部压力与其两端受轴拉力引起轴向位移之间的相互关系,并结合现行GB 151管板计算模型,提出修订原则和方法。通过有限元计算,证明该方法是可靠的。     

多层U形波纹管的疲劳寿命有限元分析

应用非线性有限元法,综合考虑几何非线性、材料非线性和边界非线性等因素,采用平面轴对称单元和柔性的面-面接触对,建立了多层U形波纹管的非线性有限元模型,较好地解决了层间的接触问题.借助ANSYS软件对多层波纹管在轴向载荷与内压组合作用下的应力分布规律进行了探讨,利用结构的局部应力应变状态对波纹管的疲劳寿命进行了预测,同时考虑了波纹管的层数、壁厚减薄效应以及内压大小对于计算结果的影响,为波纹管的疲劳设计提供了依据.     

U形波纹管复合载荷与模态分析

利用有限元方法对连接用金属波纹管建模,分别进行了轴向载荷及复合载荷下的变形计算,分别得到了波纹管在复杂载荷下的变形量和应力。同时进行模态分析,得到前6阶固有频率和振型。计算结果表明,波纹管波谷处的应力较大,且波谷处的应力值大于波峰处的应力值,波纹管的低阶振型是自由端的横向振动,对波纹管的安全性影响不大。第10阶振型是轴向拉伸和扭转的叠加,易导致其断裂失效。     

X射线衍射法测量高温合金波纹管残余应力

X射线衍射法是一种晶体材料残余应力无损检测方法,可快速、精确地对材料局部残余应力进行测量。波纹管是运载火箭管路系统中的关键部件,其成型过程中材料会发生较大变形,由此产生的残余应力对波纹管的疲劳寿命有重要影响。采用X射线衍射法对高温合金波纹管成型前管坯、波纹管成型后和波纹管退火热处理后的残余应力进行了测量,结果表明,高温合金管坯存在较大的残余应力,成型后波纹管波峰外壁周向残余应力与管坯状态时残余应力大小相当,而轴向残余应力相对于管坯状态大幅增加;退火热处理后,波纹管轴向残余应力大幅降低,但周向残余应力降低有限。退火热处理可有效改善波纹管的轴向残余应力。     

高储能飞轮转子动态特性及应力分析

对多层复合材料飞轮进行动态特性及应力有限元分析,研究其固有频率、应力以及位移分布。结合复合材料飞轮转子的结构特点,建立基于各项异性对称结构理论的计算模型,得到飞轮转子在工作转速下应力和位移的解析公式。建立飞轮转子有限元分析模型,对飞轮转子轮缘任一点的径向、环向应力及动态特性进行较为全面的仿真分析。结果表明,应力结果的安全系数和动态分析的固有频率均满足设计要求。该分析结果可为飞轮的设计制造提供重要参考。