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    多層波紋管補償器有限元數值分析

    作者:河北華潔 發布日期:2017-12-26 GMT 09:12:21 點擊:
    波紋管補償器是一種復雜的軸對稱薄壁殼體結構,在正常的工作壓力下,波紋管補償器的變形處于線彈性范圍內.

      波紋管補償器是一種復雜的軸對稱薄壁殼體結構,在正常的工作壓力下,波紋管補償器的變形處于線彈性范圍內,當吸收位移變形后或受超壓作用時,一方面波紋管補償器的形狀變化導致實際的力學模型發生改變,另一方面波紋管補償器的的波峰及波谷附近部位局部實際處于彈塑性變形區,波紋管補償器的數學模型涉及幾何非線性及材料非線性;多層、加強型波紋管補償器在工作狀態下,波紋管補償器層間的相互接觸及加強環和波紋管補償器的相互接觸使其涉及狀態非線性。因此多層、加強型波紋管補償器是一個具有高度非線性的結構。
      采用有限元的方法可以很容易地解決幾何、材料的非線性問題,需要的模型簡化和理論假設比力學解析方法   少,而得到的結果卻比力學解析方法   詳細。有限元的接觸分析方法,能夠較好地模擬波紋管補償器層間的作用,在模擬層間的錯動、分離和滑移狀態時符合實際情況,符合多層波紋管補償器結構的實際狀況。
      通過分析和討論,可以得出如下結論:
      1)多層加強波紋管補償器在壓力和位移組合作用下,波紋管補償器與加強段非接觸的分界點處和波峰處為彈塑性變形區,側壁處為彈性變形區。
      2)波紋管補償器在吸收軸向位移后幾何形狀發生變化,變為近似Ω形波,承壓能力得到相對增強從而使加強套環的應力降低。由于多層波紋管補償器各層復雜的受力條件及位移作用的影響,其周向薄膜應力值相比單獨內壓作用下應力值略高。
      3)由于波紋管補償器內壓載荷作用下側壁的隆起變形及位移載荷作用,會在波紋管補償器外壁與接管相接觸部位形成局部應力集中,影響波紋管補償器實際使用壽命,尤其是當波紋管補償器壁厚較薄時。所以該部位應避免尖角接觸,對接管的該處應進行倒圓處理。
      4)對于加強波紋管補償器,波紋管與加強段非接觸的分界點處及波峰處為包含塑性應變的高應力區,側壁為仍處在彈性變形區的低應力區,其中波峰的內部處當處于低位時又是容易出現積液的部位,故當波紋管補償器內部輸送介質包含腐蝕性物質時,極易在上述高應力區產生應力腐蝕性破壞造成波紋管補償器的提前失效。

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