阀门用金属波纹管的参数和结构设计

介绍了金属波纹管几何参数的设计方法和性能参数的计算方法。讨论了使用寿命估定方法和工作状况对使用寿命的影响。阐述了几种阀门中常用的波纹管端部结构及选用原则。     

阀用波纹管仿真设计建模方法及其试验验证

国内企业主要参考EJMA标准进行金属波纹管的设计。虽然按该标准设计的金属波纹管大多能够满足工程使用的要求,但由于标准编制时参考的工程数据是以波纹管在内压工作环境时为前提条件的,所以当设计阀用金属波纹管时则不能再使用该标准。近些年,随着计算机行业的快速发展,对不能使用EJMA标准设计的波纹管,国内不少学者采用有限元法进行仿真设计,同时得到很好的应用效果。但对于仿真建模的方法和依据还没有提及。为此提出一种阀用金属波纹管仿真建模的理论依据和具体实施方法。为了验证该方法的准确度,以热油阀门金属波纹管为算例进行了刚度和强度的仿真计算,刚度仿真计算误差为9.3%,强度仿真计算误差为14.6%。该仿真结果精度能够满足工程使用的要求。     

多层焊接金属波纹管刚度实验与数值计算对比分析

以机械密封用S型焊接金属波纹管为研究对象,首先通过建立S型波纹管的非对称截面有限元模型,对单双层波纹管在其弹性范围内分别进行了轴向刚度、扭转刚度的数值分析和EJMA标准法计算;其次,通过设计专用夹具测出了单双层波纹管的轴向及扭转刚度值,并将计算结果与试验值进行了对比和分析,从而得到了S型单双层波纹管轴向及扭转刚度的合理的计算方法,为波纹管的结构分析和稳定性提供了理论依据。     

高温硬密封球阀用金属波纹管的研制

论述了金属波纹管应用于球阀的方法,介绍了一种高温硬密封球阀用金属波纹管的研制过程,通过采用有限元设计分析方法,提高了波纹管刚度的计算精度。     

金属波纹管刚度的简化有限元分析

金属波纹管广泛应用于机械密封系统,而刚度是金属波纹管设计的主要性能参数。介绍了利用ANSYS软件的Matrix27刚度单元模拟金属波纹管的方法,通过建立的简化有限元模型分析了金属波纹管的轴向刚度和扭转刚度。相较于波纹管实体模型,简化模型的规模和计算量大幅度减少,计算效率得到提高。将简化有限元模型计算所得刚度结果与有限元实体模型计算结果及EJMA工程实际经验公式计算值进行了比较,并利用已有的实验结果进行了验证。其结果吻合良好。该简化模型在研究含有波纹管的整体系统时尤其方便,如对基于整体系统响应的各类波纹管的结构参数优化等具有通用意义,并能有效提高有限元建模及分析效率。     

阀门用金属波纹管的选型及应用

介绍了金属波纹管在截止阀、闸阀、调节阀、安全阀和球阀等阀门中的应用、设计和选型。对阀门用金属波纹管在使用中出现的问题给出了解决办法。     

机械密封用焊接金属波纹管结构分析与优化

分析探讨了膜片波形、宽度、膜片成型角和膜片个数对波纹管力学性能的影响，并在此基础上对焊接金属波纹管的膜片结构进行了优化设计。通过对各参数的合理选择和优化，达到均化膜片应力，提高波纹管使用寿命的目的。     

超高压阀门波纹管的研制

目前国内超高压阀门波纹管的设计还无统一的设计方法,采用有限元法为基础对公称压力42MPa(2500LB)阀门波纹管进行初始设计能够降低研发成本和周期.通过工程试验检测证明采用有限元法对波纹管的设计研发具有实际指导意义.该波纹管的设计方法涉及材料选型到波纹管参数确定及定型的全过程,对超高压阀门波纹管的设计具有通用性.     

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。     

大尺寸S型焊接金属波纹管刚度及薄板焊接接头应力分析

建立大尺寸S型焊接金属波纹管非对称截面有限元模型,采用ANSYS对其在弹性范围内的轴向刚度进行模拟计算,并与试验结果及经验公式计算结果进行对比。模拟结果与试验结果及经验计算值非常接近,说明可以用AN-SYS来模拟计算刚度,从而解决了大尺寸焊接金属波纹管刚度难以测量的问题。波纹管膜片的最大应力集中在内圆焊接处,可通过改善内圆焊接处的应力状况来提高波纹管的使用寿命。对薄板不同大小焊接接头的应力进行分析,结果表明,当焊接接头的截面半径为板厚的1.5倍时,焊接接头处应力值比较小,不易发生应力集中和失弹现象。     

石油化工密封装备关键零部件的优化设计

对石油化工焊接金属波纹管结构进行了有限元分析研究,用现代设计方法和理论对波纹管膜片进行了受力分析。基于Solid Works软件建立了波纹管三维模型,在ANSYS操作平台下建立了波纹管数值模型,同时在不同波纹管膜片数的条件下进行强度和刚度评价,通过模态分析研究了不同固有频率下的稳定性,最后对波纹管膜片进行了结构优化并提出了新的波纹管膜片尺寸。     

金属波纹管密封阀门的结构设计及试验

介绍了金属波纹管密封阀门的结构设计、波纹管类阀门的试验项目和试验方法。     

波纹管焊接设备的研制

介绍了金属波纹管在阀门中的应用。并叙述了一种简便、高效的波纹管焊接设备的研制过程。提出了简化设计的一些方法。     

波片波形对焊接金属波纹管刚度的影响

焊接金属波纹管是密封件中重要部件,波纹管刚度对密封件的密封性能有显著影响。以2种S型波形DN70波纹管为研究对象,建立波纹管的单波有限元模型,确定适合的边界条件,分别研究波片波形直线段、圆弧段几何尺寸对其刚度的影响,通过优化分析获得与设计公式偏差较小的波形尺寸。研究结果表明,波片波形尺寸对波纹管的刚度有明显影响,内圆斜边波形的波片刚度比内圆直边波形的刚度大,直线段波形对刚度的影响比圆弧段波形大。     

碟形金属波纹管的轴向刚度研究

采用有限元软件ANSYS对碟形金属波纹管的轴向刚度进行了非线性分析，并进行了轴向刚度试验，将试验结果、有限元分析结果与曲梁简化模型推导出的刚度计算公式，以及原有焊接波纹管的刚度计算公式进行了对比，结合U形波纹管轴向刚度的计算结果，验证了有限元和曲梁简化公式的正确性，具有一定的工程应用价值。     

流固耦合下含夹层阻尼的多层金属波纹管刚度和阻尼研究

针对含夹层阻尼的多层金属波纹管,通过理论分析、数值模拟和试验的方法,研究波纹管的阻尼和刚度的分析和试验方法。采用模态应变能法,利用有限元软件ANSYS分析多层波纹管的损耗因子和轴向刚度。根据波纹管在管路中的应用情况,分析流固耦合下多层波纹管的力学性能。建立管路系统模拟平台,试验研究波纹管在管路系统的刚度和阻尼性能。数值分析得到损耗因子随着波数、层数和壁厚的变化规律。为了降低管道系统的噪声,可以选用多波数、多层或者较小阻尼层和金属层厚度的波纹管;得到轴向压缩刚度随波数、金属层弹性模量和壁厚的变化规律。为了提高波纹管的位移补偿能力,可以选择多波数、较小弹性模量的金属层或者较小壁厚的波纹管;得到轴向变形随着流体速度和压力的变化规律。试验得到波纹管在模拟管路系统中的刚度和阻尼比随着水压变化的规律,为含夹层阻尼的多层金属波纹管的优化设计提供理论指导。     

机械密封用焊接金属波纹管刚度的影响因素及计算公式

本文分析了原来采用的焊接金属波纹管刚度的推荐公式的缺限性;研究了影响焊接金属波纹管刚度的参数,在原推荐公式的基础上总结出一个较真实反映波纹管刚度的计算公式。     

阀门用金属波纹管疲劳寿命的有限元分析

应用MSC.Fatigue软件并以应变寿命法分析和得出了阀门用金属波纹管在压力、位移条件下的疲劳寿命。分析了材料的循环性能对波纹管疲劳寿命分析的影响,并且通过波纹管的疲劳寿命试验验证了软件分析的准确程度,从而得到精确的分析结果。     

降低低温截止阀波纹管破坏率的研究

低温截止阀门是运输液氢、液氧、液氮等低温介质时的关键设备,广泛应用于我国航天领域试车和发射任务中.波纹管是低温截止阀门中重要的组件,起到补偿低温介质引起的阀门管壁伸缩变形的作用.在低温阀门的制造、组装和试验的过程中,阀门波纹管的破坏率较高,使得阀门局部或整体结构失效,难以修复.论文通过对实际操作的调研和理论研究,从人员、设计、工艺、材料等方面分析了导致阀门波纹管破坏的原因,并基于这些破坏的原因制定了一系列避免波纹管损坏的方法,有效避免了在阀门的制造、组装和试验过程中波纹管的破坏,达到了降低阀门的生产成本、缩短阀门的生产周期,保证阀门的高可靠性的目的.     

波纹管换热管刚度计算模型研究

波纹管换热器管板的设计中,一般都是将波纹管简化为相应规格的光管来进行计算.然而波纹管不同于光管,波纹管的轴向刚度比光管的轴向刚度小得多,造成其对管板的支撑与光管有明显不同,最终波纹管换热器管板的设计计算结果存在着很大的不确定性.文中从波纹管刚度的计算方法入手,用有限元方法计算出波纹管换热管刚度值,进而分析了不同尺寸参数对于波纹管刚度的影响,并在此基础上建立针对工程上常用规格的波纹管刚度计算模型,经参数关联后,该模型具备了较佳的波纹管刚度预测能力,从而为波纹管换热器管板的强度计算提供方便.