金属波纹管低周疲劳寿命及可靠性的研究

应用有限元法、试验、数理统计等综合分析方法,对金属波纹管低周疲劳寿命及其可靠性进行研究和探讨。通过波纹管材料疲劳寿命试验、软件仿真分析、产品疲劳寿命试验及相关数据研究,金属波纹管的疲劳寿命呈威布尔分布规律,其寿命分散度也较大。在实际产品设计时将有限元仿真分析、工程设计和试验有机地结合在一起,研究波纹管的可靠寿命和安全系数,能够提高设计精度和可靠性。     

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。     

基于正交试验的波纹管结构参数优化及疲劳寿命分析

波纹管广泛应用在化工管道连接处，其疲劳寿命作为重要的性能指标。在对疲劳寿命预测过程中，出现研发周期长、经费高等问题。以3层U形金属波纹管为研究对象，建立有限元模型，运用Ansys软件考虑流固耦合作用来研究金属波纹管疲劳失效问题。根据理论公式计算理论疲劳寿命，对比有限元计算的疲劳寿命，误差为4.66%,证实利用有限元计算波纹管疲劳寿命的可靠性；分析U形波纹管不同的结构参数对疲劳寿命的影响；通过采用正交试验优化波纹管参数，得到优化方案并开展试验进行验证。结果表明，对3层U形波纹管结构参数进行设计优化的方法是切实可行的。     

机械密封中Ω形和U形波纹管的疲劳寿命分析

针对机械密封中的波纹管疲劳失效引起机械设备故障的问题，以Ω形和U形波纹管为研究分析对象，采用SolidWorks建立三维模型，用Ansys软件进行有限元静力学计算仿真，结合Miner疲劳损伤原理，对两种波纹管在不同预应力下的等效应力和疲劳寿命进行分析比对。结果表明：随着预应力的增加，两种波纹管的等效应力增加，疲劳寿命降低；波纹管的波峰和波谷位置都为应力集中位置；在相同预应力下，Ω形波纹管波峰处等效应力大于波谷处，U形波纹管波谷处的等效应力大于波峰处，U形波纹管易发生疲劳失效的结点数要比Ω形波纹管的多，更容易发生疲劳失效，Ω形波纹管的整体疲劳寿命大于U形波纹管。仿真分析结合Miner疲劳损伤原理所得结论可为预测波纹管的失效和波纹管优化设计提供理论依据。     

钛制加强U形波纹管疲劳寿命研究

简要介绍了工业纯钛制加强U形波纹管疲劳寿命设计方法 ,并通过 8个波纹管疲劳寿命试验得到钛制加强U形波纹管疲劳寿命的设计公式。     

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。     

钛制加强U形波纹管疲劳寿命研究

简要介绍了工业纯钛制加强U形波纹管疲劳寿命设计方法,并通过8个波纹管疲劳寿命试验得到钛制加强U形波纹管疲劳寿命的设计公式.     

波纹管疲劳寿命设计的新方法

在设计金属波纹管膨胀节时,疲劳寿命的考虑通常是一个十分重要的方面.位移载荷对疲劳寿命的影响很大,它经常导致应变超出材料相应的极限.在这种高应变情况下,产生了塑性应变集中.现在的设计方法主要是依靠波纹管疲劳测试曲线的经验值.通过综合分析和抛光棒的疲劳数据来预测疲劳寿命是不可靠的.不可靠的原因之一是塑性应变集中.波纹管和抛光棒的疲劳状态呈现出的差别,以及加强和无加强型波纹管之间的差别,都是由于应变集中的原因.再者,可以根据波纹管的几何结构参数来划分疲劳数据.这样就能更好的预测其疲劳寿命.     

煤化工反吹阀用波纹管国产化设计研究北大核心CSCD

为了研究煤化工反吹阀用波纹管失效原因,运用有限元法对波纹管进行静力学和瞬态动力学分析。与静力学分析结果对比,考虑惯性力及阻尼作用后,波纹管的最大应力有所增大,疲劳寿命下降,最大应力出现位置由波纹管中部转向阀杆端部。为了验证仿真计算的准确性,设计了专用的高温、高压疲劳试验台,实现了苛刻工况波纹管型式试验。和试验结果对比,波纹管设计寿命与真实寿命偏差30%以内,失效位置与仿真分析结果一致。根据仿真和试验结果,提出了优化阀杆端部波纹管材料及波形结构改善波纹管寿命的设计方法。     

位移载荷作用下U形波纹管的疲劳寿命研究

金属波纹管膨胀节是受热管网和设备进行热补偿的关键部件之一,具有一定的使用寿命,位移载荷会使波纹管产生超过屈服强度的应力,出现疲劳损伤,当累积损伤达到一定程度,波纹管就发生失效.对波纹管在内压及位移共同作用下进行疲劳寿命试验研究,结果表明,对称循环位移下波纹管的疲劳寿命最高,单侧压缩位移下波纹管的疲劳寿命最低,建议对膨胀...     

基于ANSYS的U形波纹管疲劳寿命分析

首先介绍了波纹管的基本特性.在此基础上采用ANSYS 9.0有限元软件对波纹管整体进行热-应力耦合分析,并借助其Fatigue Tool估算波纹管的疲劳寿命.将分析数据与实验结果相比较,得出波纹管设计中需注意的问题及其解决方法.     

三峡水利枢纽工程压力管道用超大型波纹管疲劳试验分析

长江三峡水利枢纽工程中,引水压力管道伸缩节用的波纹管是迄今为止国内自行设计、制造的最大尺寸波纹管.本文介绍了该波纹管进行的带压破坏性疲劳试验情况,并通过试验结果分析,得出了该波纹管设计合理、具有较高疲劳寿命的结论.该波纹管的试制成功,为今后大型波纹管的开发提供了有益的经验.     

汽车排气波纹管疲劳寿命有限元分析

疲劳寿命是评价波纹管性能的一项重要指标,对波纹管的研制与结构优化有重要意义。首先应用MSC.Patran与MSC.Nastran对U形波纹管进行在外部载荷作用下的应力分析,并模拟仿真波纹管在外界载荷下的实际运动规律。然后应用MSC.Fatigue软件,结合S-N曲线,对波纹管进行疲劳寿命分析,最后通过疲劳损伤云图与疲劳寿命云图验证波纹管是否满足设计要求。     

热油泵用机械密封波纹管疲劳特性研究

热油泵用波纹管机械密封装置的关键零部件金属波纹管,在变工况条件下极易出现疲劳断裂情况。为研究热油泵用机械密封波纹管疲劳特性,建立U形和V形2种类型金属波纹的三维模型,采用结构-热多场耦合分析方法,分析金属波纹管在不同温差工况下的变形场、应力场和疲劳寿命变化规律。结果表明:U形和V形金属波纹管的最大应力值和最大变形量都随着温差的增大而增大,最小疲劳寿命随着温差的增大而减小;V形金属波纹管的力学性能与疲劳性能均好于U形金属波纹管;受力端为整个金属波纹管整体最易损坏部位,该处变形量和应力值都为最大,而疲劳寿命值为最小,为提高金属波纹管的使用寿命和运行稳定性,须对该处进行加固处理。     

钛波纹管的研制

介绍了钛波纹管制造过程中焊接和成型两道重要工序的实施过程 ,并就钛波纹管的刚度和疲劳寿命进行了初步的分析和研究 ,为钛波纹管的应用提供指导     

钛波纹管的研制

本文介绍了钛波纹管制造过程中焊接和成型两道重要工序的实施过程,并就钛波纹管的刚度和疲劳寿命进行了初步的分析和研究,为钛波纹管的应用提供指导.     

用局部应力—应变法预测大型波纹管膨胀节寿命的有限元程序的研究

本文把弹塑性有限元法与材料的应变──寿命理论结合起来计算膨胀节的低循环疲劳寿命，即利用弹塑性有限元分析波纹管的最大应力应变（局部应力应变），根据局部应力应变利用奥氏体不锈钢材料的应变──寿命关系计算出波纹管的疲劳寿命。本文同时编写了该方法的Fortran计算程序，利用该程序可以比较准确地计算出膨胀节的低循环疲劳寿命。本文还把计算结果与膨胀节实测结果进行比较，证明了该方法是一种行之有效的估算膨胀节寿命的工程方法。     

不锈钢波纹管疲劳寿命与退火的关系

通过应变测试、疲劳寿命试验及相应的理论分析证实，不锈钢U形波纹管在低循环疲劳范畴，经1050C退火处理不会降低疲劳寿命。     

二级波纹管截止阀用波纹管结构强度及疲劳可靠性研究

为保障核二级波纹管截止阀的高安全可靠性,波纹管元件需实现阀杆密封处的零泄漏,其结构强度及疲劳寿命可靠性的研究就显得尤为重要。基于材料、结构及边界条件非线性理论,通过ANSYS Workbench有限元软件对核二级波纹管截止阀用U型波纹管在分别承受外压、拉压位移载荷及外压和拉压位移载荷共同作用下波纹管结构强度及疲劳可靠性问题进行分析,分别研究了波纹管的间隙和拉压位移对波纹管结构强度和疲劳寿命的影响。结果表明:较小的层间距应力值相对较小,疲劳寿命更高;拉压位移载荷对疲劳寿命的影响较大,使用过程中要严格控制;通过研究阀用波纹管的强度及疲劳可靠性为截止阀用波纹管的制造和使用提供了参考。     

深水压力补偿用U型波纹管疲劳寿命分析

深海用压力补偿器中弹性补偿部分的寿命很重要,用Hypermesh和ANSYS Workbench联合仿真,对其进行了非线性有限元分析,并借助ANSYS Workbench的Fatigue Tools计算其疲劳寿命。分析了影响其疲劳寿命的相关因素,为深海用多层U型波纹管的选用提供了设计指导。