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流固耦合下多层波纹管等效刚度的研究

发布时间:2018-03-25 09:05

  本文选题:多层波纹管 切入点:流固耦合 出处:《河南科技大学》2011年硕士论文


【摘要】:多层波纹管是由套合的多层薄壳构成,与等厚度的单层结构相比,多层波纹管具有较大的位移补偿和减振降噪能力,在管道系统中被大量使用。 刚度是波纹管设计的主要性能参数之一,目前对刚度的研究主要采用有限元、曲梁简化模型、工程实际经验公式和实验等方法。 本文以含夹层阻尼多层金属波纹管为研究对象,运用ADINA有限元软件对多层波纹管的轴向等效刚度进行分析研究。通过对波纹管的静力学分析,得到波纹管轴向等效刚度随夹层阻尼材料特性和波纹管各参数的变化规律。结果表明:轴向等效刚度随阻尼材料厚度和弹性模量的增大而增大,但增加的幅度不大,尤其是随阻尼弹性模量的增大轴向等效刚度增加很小。波纹管轴向等效刚度随波根外径、波距和壁厚的增大而增大,随波高和波数的增大而减小;随金属材料弹性模量的增大而线性增大。 建立了合理的多层波纹管等效刚度的流固耦合数值仿真模型,得到水介质条件对波纹管轴向等效刚度的影响。结果表明:水介质压力对波纹管轴向等效刚度的影响很小。 考虑流固耦合后,波纹管动态刚度有了一定的降低,通过波纹管流固耦合下的动态试验,得到有限元分析结果与试验结果较为吻合,二者的相对误差较小。从而验证了有限元分析的正确性,为进一步研究波纹管的动力学特性提供了依据。
[Abstract]:The multilayer bellows is made up of multilayer thin shells. Compared with the single thickness structure of the same thickness, the multilayer bellows has larger displacement compensation, vibration and noise reduction capabilities, and is widely used in the pipeline system.
Stiffness is one of the main performance parameters of bellows design. At present, the research on stiffness mainly adopts finite element method, curved beam simplified model, practical engineering experience formula and experiment method.
In this paper, interlayer damped multilayer metal bellows as the research object, using analysis of ADINA finite element software of axial equivalent stiffness of multilayer bellows. Through the static analysis of bellows, bellows get the equivalent axial stiffness variation with sandwich damping material properties and bellows parameters. The results show that the axial the equivalent stiffness increases with the increase of damping material thickness and elastic modulus increases, but the rate of increase is unlikely, especially with the damping elastic modulus increasing the axial equivalent stiffness increase is very small. Axial equivalent stiffness of bellows with outer diameter and pitch of wave hane, wall thickness increases, decreases with the increase of height and the wave number; with increase of elastic modulus of metallic materials increases linearly.
A fluid solid coupling numerical simulation model of the equivalent stiffness of multilayer bellows is established, and the effect of water medium condition on the axial equivalent stiffness of bellows is obtained. The results show that the effect of water medium pressure on the axial equivalent stiffness of corrugated tubes is very small.
Considering fluid solid interaction, the dynamic stiffness of bellows is reduced to a certain extent, the dynamic test flow solid coupling by bellows, finite element analysis results match well with experimental results, the relative error of the two smaller. In order to verify the correctness of the finite element analysis, provides the basis for a dynamic characteristics step on the bellows.

【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH136

【参考文献】

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本文编号:1662447

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