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大口径波纹膨胀节的受力分析

发布日期:2020-08-13来源:www.tzxwgd.com

 大口径波纹膨胀节是一类子午线呈波纹状的旋转壳体,在工作时通常需要承受于其相连的设备或压力管道系统的压力,根据不同系统的工作流程,大口径波纹膨胀节的压力有内压、外压或真空。虽然不属于压力容器范畴,但它需要在承受与设备或压力管道相同的工作压力的同时,还要吸收系统中由于热胀冷缩引起的热位移,而且由于形状的特殊性,波纹管的应力计算与设备或压力管道的应力计算是由很大的不同的。

 解析方法就是以薄壳理论为基础,要从大口径波纹膨胀节的壳体及板的微分方程出发,通过解析的方法寻求解答,这种求解方法比较困难和复杂。滨田实、竹圆茂男等人曾采用级数法进行波纹管求解;除级数解外,还可以用渐进法求得较满意的结果。解析法是波纹管应力分析的力学基础,许多简单的方法也起源于此,但由于采用解析方法的具体解法比较繁杂,符号多、系数多,实用性差,即使给出一些计算图表,使用范围也受到限制,在工厂应用中难以推广使用。

 数值方法随着计算机的出现而得到广泛的应用。数值方法分为有限差分法及有限元法,有限差分法是从数学角度来近似把连续函数离散化,从而将求未知的连续函数问题转化成为求离散点上的位置函数值的问题,将微分方程最终转化为代数方程组,然后求解。有限元法从物理角度来近似,将膨胀节本体进行离散化,分成若干个单元,同时也将外载荷如内压离散化,通过能量原理建立起以节点位移为基本未知量的代数方程组,通过求解节点位移进而可能求出应变和应力。目前用的最多的是有限元法,随着计算机的普及应用及有限元分析软件的开发,使得具备基本力学知识的工程技术人员也能应用有限元法进行应力分析,有限元法已经成为波纹管应力分析的主要方法之一。有限元法可以一次算出各种工况下如内压和变形波纹管的位移和应力分布,可以详细的了解波纹管的应力状况,计算的结果较为准确有效,但只能给出某一特定波纹管的应力分析状况,不能给出通用的表达式,因此适合用于进行精确分析与优化设计。

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