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金属波纹管膨胀节(压力)稳定性分析

2017-11-22 09:37:45

  压力稳定性是金属波纹管膨胀节主要的性能指标之一,它是指金属波纹管膨胀节在压力载荷或压力、位移载荷同时作用下,突然间发生屈曲,波纹管失效。应用有限元法进行波纹管稳定性分析对于工程应用非常重要。
  金属波纹管膨胀节的失稳是个瞬态现象,在失稳前产生的是小位移、小应变,而失稳后则产生了大位移、大应变。一般用有限元法处理该类稳定性问题的方法大致有两种:一种是按特征值问题来求解失稳形态;另一种是通过追踪失稳路径,获取失稳前后结构变化、应力和载荷分布情况,以此来判断失稳现象的分析方法。
  对于金属波纹管膨胀节的柱失稳,类似于压杆稳定现象,中心轴发生偏移。在构建有限元模型时可以建立二分之一实体模型,按照实际工况,波纹管左端固支,右端约束轴向位移,内腔比例施加内压,对称面施加对称约束。
  当内压施加到7.2MPa时,波纹管中心轴几乎没有发生位移,尚未发生柱失稳;在内压施加到7.3MPa,波纹管开始有失稳趋势,当内压施加到8MPa时,波纹管发生明显屈曲。因此,可以认为此时金属波纹管膨胀节产生柱失稳现象。
  金属波纹管膨胀节作为一个弹性、承压零件,它的主要失效性形式为疲劳破坏。波纹管的使用寿命在10万次以内的,用初始裂纹法进行疲劳寿命分析;波纹管的使用寿命在10万次以上的,用全寿命分析法进行疲劳寿命分析。影响金属波纹管膨胀节疲劳寿命的因素很多,其中   主要的因素有波纹管的几何参数、成形时壁厚减薄、加工硬化、热处理状态、材料循环特性、工作条件等。
  应用有限元法分析金属波纹管膨胀节疲劳寿命的一般步骤是先用结构分析App进行应力分析,然后将应力分析的结构读入疲劳分析App中进行疲劳寿命分析。

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