U形波纹管膨胀节在弯矩载荷作用下的失稳特性研究

发布时间：2021-06-09 10:43

　　本文在对各国膨胀节标准进行对比的基础上，建立了U形波纹管膨胀节的参数化三维有限元分析模型，通过有限元计算结果和标准公式计算结果的对比，证明用有限元方法来分析波纹管膨胀节具有可靠性和可行性。本文主要分析了直边加强U形波纹管在弯矩载荷作用下应力应变状态和失稳的临界弯矩及失稳模态，主要得出以下结论： 1) 当U形波纹管在弯矩载荷作用时，波谷处的应力强度最大； 2) 在相同弯矩作用时，随着壁厚、公称直径、圆弧半径的增大，波纹管的最大应力强度值均近似呈线性减小； 3) U形波纹管在弯矩载荷作用下发生失稳时，大多数情况下平面失稳和柱失稳同时存在，随着波数的增加，失稳形式由以平面失稳为主向以柱失稳为主过渡； 4) 轴向压应力使承受弯矩载荷的U形波纹管更容易发生失稳，轴向拉应力则会增强波纹管结构的稳定性； 5) 经分析本文所研究的U形波纹管承受弯矩载荷作用时发生非弹性失稳； 6) 此外，本文提出了在弯矩载荷作用下，U形波纹管膨胀节失稳临界弯矩的初步计算公式。 这些结论对工程中U形波纹管承受弯矩失稳具有重要参考价值，本文所采用的有限元分析方法，可弥补标准公式中存... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

CONTA173接触单元

仅在内压(PN=1.6MPa)作用时，最大应力强度出现在离约束最近的波谷的受压处(外壁)，如图3一18所示，可见约束对波纹管的应力强度分布有直接的影响，造成波谷的受压处应力强度最大的原因是在内压作用时，由于波纹管的膨胀变形，致使波谷处受压的程度要大于波峰处;此外，应力强度沿中心线呈对称分布，这是因为波纹管两直边段的约束是对称的。图3一18仅受内压作用的应力强度分布3.3.2.2仅有位移作用仅在位移作用(拉伸位移为1仓rnm)时，最大应力强度出现在离约束最近的波谷的受压处

仅在内压(PN=1.6MPa)作用时，最大应力强度出现在离约束最近的波谷的受压处(外壁)，如图3一18所示，可见约束对波纹管的应力强度分布有直接的影响，造成波谷的受压处应力强度最大的原因是在内压作用时，由于波纹管的膨胀变形，致使波谷处受压的程度要大于波峰处;此外，应力强度沿中心线呈对称分布，这是因为波纹管两直边段的约束是对称的。图3一18仅受内压作用的应力强度分布3.3.2.2仅有位移作用仅在位移作用(拉伸位移为1仓rnm)时，最大应力强度出现在离约束最近的波谷的受压处

【参考文献】：
期刊论文
[1]U形无加强波纹管平面失稳判据研究[J]. 陈晔,李永生,顾伯勤,刘艳江,段玫,常谦.  压力容器. 2000(06)
[2]用ANSYS软件对U形波纹管的有限元分析[J]. 陈晔,李永生,顾伯勤,刘艳江,段玫,常谦.  压力容器. 2000(03)
[3]膨胀节承受压力下的失稳[J]. 黎廷新,李添祥,罗小平.  石油化工设备. 1998(06)
[4]用非线性有限元分析U形波纹管的强度[J]. 赵连生,王心丰,王银惠.  压力容器. 1998(01)
[5]单层膨胀节在外压和内压下的失效[J]. 钱逸,陈龙根.  压力容器. 1988(01)
[6]多波膨胀节的内压失稳[J]. 黎廷新,李添祥,方子风.  石油化工设备. 1987(06)



本文编号：3220434