波形膨胀节的有限元分析与常规应力分析比较

依据有限元程序的原理和结构,分析膨胀节各处的应力详细分布情况和危险点的位置,向设计人员提供更加具有形象感的应力分析参数.另外,还结合常规应力分析进行复核,旨在分析位移对波形膨胀节耐压能力的影响,并介绍提高波形膨胀节耐压能力的方法.     

基于ANSYS的铰链型膨胀节结构强度分析

为提高波纹管膨胀节的使用性能及其可靠性,根据膨胀节的结构特点和使用状况,运用Solidworks建立其实体模型,并对载荷加以简化和等效处理,通过ANSYS软件分析其承力构件的静力学特性。结果表明,膨胀节的最大位移发生在受力侧端管两端,最大位移为3.339 mm;承力构件的最大应力发生在万向环,其应力为99.8 MPa,小于其材料的许用应力。该型铰链膨胀节满足设计载荷下的强度要求,为其强度校核及结构优化设计提供了理论依据。     

有限元法在膨胀节设计计算中的应用

本文介绍了应用有限元进行膨胀节设计的方法,并通过对比标准计算值和有限元分析计算结果,证明了有限元分析计算用于膨胀节设计的可行性。同时还给出了通过有限元分析得出的膨胀节在受内压和轴向位移作用时的应力分布规律。     

不锈钢波纹管在NaCl溶液中腐蚀疲劳寿命试验

研究了不锈钢波形膨胀节的腐蚀疲劳寿命,在3.5%NaCl溶液的人工腐蚀环境下,进行了一组加载频率为0.1 Hz的不同位移条件下不锈钢波形膨胀节腐蚀疲劳寿命试验。通过回顾国内外常用的膨胀节疲劳设计公式,在EJMA标准疲劳设计公式基础上提出了腐蚀加速效应系数Ccorr,从试验数据拟合出Ccorr的大小,据此提出了腐蚀条件下膨胀节疲劳设计公式,用于修正腐蚀条件下膨胀节的疲劳寿命。     

Ω形膨胀节圆环的椭圆度对应力的影响

本文示出了理想圆环与椭圆圆环Ω形膨胀节承受内压与位移载荷下产生的各种应力大小和分布。按椭圆圆环膨胀节的计算结果,与试件实验结果基本符合。本文分析了圆环椭圆度对膨胀节应力的影响,提出制造中应大力降低圆环的椭圆度。     

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。     

某项目核取样系统管线应力评定分析

核电站安全壳是重要的安全防御边界,确保取样管线穿过安全壳时的结构完整性及安全性十分重要。为了确保安全壳的气密性和完整性,会在安全壳机械贯穿件中设置贯穿件膨胀节。但是,安全壳机械贯穿件上设置的膨胀节会对取样管线的应力计算产生影响;而不同类型的机械贯穿件,其上面设置的膨胀节连接形式不同,因此,对管道应力计算时的影响也不相同。介绍了RCC-M规范对取样管线与安全壳机械贯穿件膨胀节焊接时的应力分析和评价方法,重点研究A型机械贯穿件上设置的膨胀节对取样管线应力分析的影响,并给出了考虑贯穿件膨胀节对管道应力计算影响后导致管线不能满足RCC-M时的优化方案。该研究对核电站设计人员有一定的参考价值。     

多层U形膨胀节试验研究(三)—应力测试

本文介绍了多层U形膨胀节的应力测试结果及典型的应力分布曲线,探讨了EJMA设计公式的基础、层间间隙对应力状态的影响、膨胀节的椭圆度、膨胀节壁厚减薄、波形尺寸偏差的影响等问題,指出了制造厂要获得波形尺寸精确的膨胀节之关键所在.     

ASME B31.3-1999版附录X金属波纹管膨胀节

X300 总则 本附录目的是规定由EJMA标准作补充的波纹管膨胀节设计、制造、安装要求及需考虑事项.意图是除了本附录修改的以外应符合本规范第Ⅰ章～第Ⅵ章适用的条款与要求.本附录没有规定设计细节.膨胀节所有部件的细部设计是制造厂的责任.本附录不适用于按第Ⅸ章设计的管道中膨胀节.     

EJMA标准中疲劳损伤线性累积方法的模糊修正

本文对EJMA标准中计算膨胀节疲劳损伤的Miner线性累积假设存在的缺陷,应用模糊集合理论,建立起应力水平S和循环次数n的隶属度计算式,将各个循环应力对膨胀节疲劳损伤作用大小,按“相对海明(Hamming)距离”模糊排序,在此基础上,导出了较为完善的且实用的计算累积疲劳的模糊修正公式。本文方法对压力容器及管道其它零部件累积疲劳研究亦具参考意义。     

受内压V型膨胀节的应力分析

分析了复杂组合壳体V型膨胀节在内压载荷作用下周向和经向薄膜和弯曲应力.膨胀节由一个正曲率的环壳、一个圆锥壳和一个负曲率的环形壳构成,装配在一个环形的圆柱管道内.应力分析中采用了旋转壳体的弯曲理论.采用Clark的近视解分析环形壳体单元.以Fortran计算机程序估算了8个不同尺寸膨胀节的数值解.绘制了组合壳体沿圆周方向在各种不同几何尺寸上应力变化趋势.列表显示了圆周方向应力最大值和它们的位置.结果证明在所有几何尺寸的膨胀节的四个应力中,经向弯曲应力最大.因此,这个应力在受内压载荷的V型膨胀节的设计中起关键的作用.     

一种波纹膨胀节的等效数值模拟计算方法研究

为了补偿管道因拉伸、压缩或弯曲产生的位移,在管道设计中,经常增加波纹膨胀节。在透平机械行业中,经常应用波纹膨胀节来补偿汽轮机与冷凝器之间因热胀而产生的位移,但鉴于波纹膨胀节的特殊性能,一般有限元程序很难计算带有波纹膨胀节的管路系统。基于此,提出了一种用梁单元近似模拟波纹膨胀节的理论计算方法,运用该理论计算方法进行数值模拟,并结合某重点汽轮压缩机组项目,验证了该方法的合理性。     

电测应力分析中的一个修正公式及应用

在用电测法对多层膨胀节进行应力分析试验中发现:U形膨胀节在各种工况下,用电测法测得的子午向应力值均高于理论值,即使考虑了成型偏差等等因素的影响,实测值与理论值相比还是过于悬殊,这就促使我们考虑是否有其他因素的影响。     

有限元法分析轴向位移对波形膨胀节应力的影响

波形膨胀节的常规应力公式与实际吻合区间范围较窄,超过它的赋值区间,即会产生较大偏差.有限元方法克服了这一局限性,其理论基础是应力矩阵等于单元内的弹性系数矩阵和应变矩阵的乘积.如果有限元罔格过大,虽然对平面均布应力分析的影响不大,但是它不能正确分析平面非均匀应力和曲面的弯曲应力,往往会产生很大的偏差.其整体刚度存储程序反映了有限单元的连接原理.通过对波形膨胀节的有限元分析,可以看出,由于位移产生的弯曲应力往往大于单纯由内压引起的薄膜应力.在拉伸变形情况下,最大应力发生在波峰的内侧;在压缩变形的情况下,最大应力发生在波谷的外侧.因此设计人员和制造厂家宜采用预应力的方式进行优化设计和制造.     

U形膨胀节试验研究

波纹管膨胀节是一种性能优异的位移补偿元件，尤其是U形膨胀节，在石油化工、动力、船舶、航空等部门均有广泛应用。这里对单层U型膨胀节进行了试验研究，得出了在内压、轴向位移以及联合工况作用下的应力分布曲线，验证了联合工况下应力的叠加性。试验结果表明，联合工况是最危险的工况。     

6R工业机器人刚度分析

针对6R工业机器人,在机器人连杆刚性的假设下,推导了机器人柔度矩阵。分析柔度矩阵将其划分为四个子矩阵:力—位移柔度矩阵、力—角位移柔度矩阵、力矩—位移柔度矩阵、力矩—角位移柔度矩阵。在非奇异位姿下,单独考虑力矢量(或力矩矢量)对末端线位移(或角位移)的影响,研究使末端产生单位变形时需要在末端施加的作用力,提出机器人力—位移、力—角位移、力矩—位移、力矩—角位移‘刚度椭球’,来表述机器人末端的刚度特性,为机器人刚度研究提供了一种新思路。最后以库卡Kr360机器人为例进行计算。计算表明对于Kr360机器人,在末端作用力矢量、力矩矢量在同一数量级时,可忽略力矩矢量对末端的作用效果。     

高温管线限位支撑结构的热力耦合分析及结构改进

高温管线由于热膨胀产生的热位移较大,通常在管道上设置膨胀节与限位支撑结构来减小位移。以高温管线上两个膨胀节之间的管道三通为例,并在三通上设置了限位支撑结构。由于限位支撑结构特殊,采用ANSYS软件中APDL语言建立了管道三通与特殊限位支撑结构的有限元模型,对其在热-机械载荷耦合作用下进行了详细应力分析,并提出改进结构,满足了结构在内压与外载荷作用下的强度要求。计算结果表明,在高温管线限位支撑结构设计时,应尽量减少约束和温差产生的应力。模拟结果可为高温管线特殊限位支撑结构的有限元分析设计提供一定参考依据。     

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。     

聚四氟乙烯膨胀节性能的试验研究

本文阐述了聚四氟乙烯膨胀节在室温和加温下爆破和疲劳试验过程,提出了可供工程分析和应用的爆破和疲劳计算公式,揭示了此种膨胀节承压和位移的能力,并对内压应力、刚度和失稳等问题提出了一些看法。     

固定管板式换热器轴向应力计算与膨胀节设置问题

对固定管板换热器轴向应力计算方法和膨胀节设置问题进行了探讨,通过实例计算对比分析,提出采用简单的轴向应力计算方法及设置膨胀节判据的观点,供同行讨论和设计参考.