波紋金屬軟管結構的研究和分析

文章來(lái)源：http://wap.csqw007.com 發(fā)布時(shí)間：2020-05-19 瀏覽次數：53

金屬軟管的獨特優(yōu)異性能已得到工程界的認可。隨著(zhù)金屬軟管接頭的應用不斷擴大，對其性能指標的要求也在不斷提高。從20世紀50年代到現在，包括美國，英國，俄羅斯，神戶(hù)，韓國和中國在內的許多國家都在進(jìn)行金屬軟管的研究。目前，國內大多數生產(chǎn)和研究機構都在從事金屬軟管主要部分的分析和研究工作，對網(wǎng)鋼絲的研究較少。

波紋金屬軟管結構的研究和分析主要采用以下方法：

工程近似：大多數方法使用直梁或曲梁模型來(lái)簡(jiǎn)化波紋管，然后應用材料力學(xué)方法給出一些簡(jiǎn)單的設計公式和工程圖表。其主要目的是為波紋管找到一種實(shí)用而簡(jiǎn)單的設計方法。眾所周知的美國膨脹節制造商協(xié)會(huì )標準EJMA標準被用作其應力設計的基礎。

分析方法：波紋補償器軟管的波紋管被認為由兩個(gè)半圓形殼體和一個(gè)圓形板組成，解決問(wèn)題被認為是圓形殼體和環(huán)形板的解決方案。利用環(huán)殼和環(huán)形板的線(xiàn)性理論，將環(huán)和環(huán)板的相關(guān)方程代入連接條件，形成一系列方程。通過(guò)同時(shí)解決方案，U形波紋管在軸向方向上自由移位。壓制了一系列剛度和最大彎曲應力曲線(xiàn)和公式，并通過(guò)實(shí)驗比較了結果。

數值分析：伴隨著(zhù)計算機和計算數學(xué)的發(fā)展，主要是有限元法，有限差分法，邊界元法和加權殘值法。以計算機為基本手段的有限元方法的出現，使古代固體力學(xué)得以復興，成為工程數值分析的有力工具。它還被廣泛用于計算波紋管的機械性能。有限元方法將結構離散化為多個(gè)元素，并認為元素僅在節點(diǎn)之間具有連接。根據靜態(tài)等效原理將載荷簡(jiǎn)化為每個(gè)節點(diǎn)，并通過(guò)彈性力學(xué)的基本方程和能量原理建立節點(diǎn)位移。對于代數方程的基本未知數，可以通過(guò)求解節點(diǎn)位移來(lái)求解應力和應變。有限元分析因其在解決幾何非線(xiàn)性，材料非線(xiàn)性和大變形等非線(xiàn)性問(wèn)題方面的獨特優(yōu)勢而被越來(lái)越多的研究者所接受。

簡(jiǎn)而言之，對波紋管靜力學(xué)的研究非常重要。除了傳統方法之外，還使用有限元方法，但是使用軸對稱(chēng)單元或主體單元。從幾何角度來(lái)看，波紋管是一種薄壁殼結構，軸對稱(chēng)單元的選擇可以大大減少單元數量，節省計算時(shí)間。然而，從波紋管的力的角度來(lái)看，它不僅通過(guò)軸向力而且還通過(guò)橫向位移，彎曲位移或角位移來(lái)補償，并且有時(shí)能夠承受扭矩，這使得難以準確地描述波紋管的靜止。機械性能，特別是波紋管的不穩定性，軸對稱(chēng)單元的有限元計算結果仍遠未達到實(shí)驗結果。另外，波紋管的設計沒(méi)有考慮電源問(wèn)題，導致金屬軟管在工作中受到共振損壞，造成巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會(huì )影響。然而，金屬絲網(wǎng)或鋼帶的編織參數的設計較少涉及。在一般的工程應用中，受到流體介質(zhì)壓力的金屬軟管被認為是壁式容器，并且由中壓產(chǎn)生的橫向載荷乘以比例系數。它由波紋管殼體承載，并且所產(chǎn)生的縱向載荷主要由編織網(wǎng)套管的鋼絲承載。然而，沒(méi)有關(guān)于作用機理，金屬軟管接頭的金屬絲網(wǎng)的機械性能和網(wǎng)的平衡編織角設計的文獻討論。因此，利用有限元數值分析理論準確分析金屬軟管的力學(xué)性能，實(shí)現金屬軟管結構的優(yōu)化設計，滿(mǎn)足現代工程的迫切需要，是當前金屬軟管的設計和使用中迫切需要解決的問(wèn)題。