河北91成人版（hào）金屬波紋管的設計研究-91成人版機械

　　金屬波紋管（guǎn）是現代受熱管網和設備進行熱補償（cháng）的關鍵部（bù）件之一，具有位移補（bǔ）償、減振降噪和密封的作用。目前已廣泛應（yīng）用於冶（yě）金、煉油、石油（yóu）化工、電力(火電、水電和核（hé）電)、熱網、船舶、建築、水泥、宇航和機械等各工業部門的熱力（lì）管線、工藝配管、機、泵和壓力容器等設備上。

　　1金屬波紋管（guǎn）設計研究

　　膨（péng）脹節由（yóu）波紋管和其它零件（jiàn）組成，其中波紋管是組成膨脹節（jiē）的基本元件，它是一柔性（xìng）件，膨脹節的補償性能主要由它決定，因而波（bō）紋管的設計研究是（shì）膨脹節設計研究（jiū）的關鍵內容。

　　1.1波（bō）紋管的特點

　　波紋管是一薄壁撓性元件，在內壓作用下要吸收(補（bǔ）償)熱膨脹或機械運動引起的位移，要能充分地變形;它的成形過（guò）程（chéng）會導致（zhì）波殼材料金相組織顯（xiǎn）著的改（gǎi）變;它的應力分布比較複雜，其中子午向彎（wān）應力是其應力的主要部分（fèn）;它（tā）的側壁在內壓作用下有（yǒu）鼓脹、屈服情況。因此，波紋管的設計規（guī）則不能用傳統的剛性壓力容器的設計概念，有一套特殊的設計概念和方法。

　　1.2波紋（wén）管的設計研究（jiū）方法

　　波紋管的設計研究方法主要有解析法（fǎ）、數值法和工程近似法三種。

　　(1) 解析法把波紋管看成由兩個半圓（yuán）環殼（ké）與圓環板組合而成，將其求解問題看成圓環殼與圖環板的（de）求解問題，利用圓環殼和圓環（huán）板的線性理論，把圓環殼和（hé）圓環板的有關方程代入連接條件（jiàn），得到一係列的方程，通過聯立求解，得到u形波紋管（guǎn）在（zài）軸向自由位（wèi）移與內壓下的一係列剛度（dù）及彎曲應力曲線和（hé）公式，並將其結果作實驗比較。錢偉長121從Reissner-Meissner軸對稱殼方程出發，提出了細環（huán）殼的一般解，並利用這一般解將u形波紋管單元按正負兩個細環殼處（chù）理，對其在軸向力和內壓（yā）作用下的變形和應力分布（bù）進行係統的計算，提出了工程設計公式。陳山林l將上述方法進一步推廣，給（gěi）出環殼一般軸對稱問題（tí）的解，這種方法可以解決波紋管在任意載荷作用下的軸對稱環殼問題。朱衛平等從E. L. Axelrad的柔性殼理（lǐ）論出發，得到了邊緣在子午麵內（nèi）受彎矩和橫（héng）向力作用下的柔性圓環殼方程和柔（róu）性細環殼方程，並借助錢（qián）偉長的細環殼一般解給出（chū）了柔性細環殼在子午麵內（nèi）整體彎曲的一般解，該一般解可以方便地用於有關波紋管的計算。

　　由於工業上（shàng）的波紋管多采用銅、不鏽鋼（gāng）等材料製成，在（zài）一般彈性範圍內可以達到很大的位移，呈現出（chū）較強的非線性。基於這一原因，在很多可靠性要求（qiú）比較高的管道係統設計中，還需對波紋管進行嚴格的非線性分析。因而，探討波紋管的幾何非線性特性，具有重要的實際意義。錢偉（wěi）長等切利用解析法與攝動法相結合的方法（fǎ），分析了（le）u形波紋管的大撓度問題.徐誌翹等U采用攝動法對變厚度u形波紋管的大撓（náo）度問題（tí）進行了研究。Hu Liang的u形波紋管非線性攝動解，擴展了錢（qián）偉長和徐（xú）誌翅的研（yán）究。

　　波紋管分析的解析（xī）法要（yào）受（shòu）到波形（xíng）的限製，計算冗長（zhǎng）複雜，但它是波（bō）紋管應力分析的力學（xué）基（jī）礎。

　　(2 )數值法它是伴隨著計算機和計算數學的發展而產生的，主要有有限差分法和有限元法等。有限元法是工程數（shù）值分析的有力工（gōng）具，它（tā）在波紋管的設計（jì）計算（suàn）中己得到了廣泛應用。有限元法將波（bō）紋管本體離散化，分割成若幹個(有限的)單元，同時也將外載荷離散化，通過能>t原理，建立起以節點位移為墓本未知（zhī）盆的代數方程組，通過求解節點位移，進而求出應變和應力.有限元法可以（yǐ）一次算出（chū）多種工況下的波（bō）紋管的位移和應力分布（bù），便於設計者進行應力和總體分析（xī）。

　　TsukimoriK 和IwataK 采用（yòng）通用非線性結構有（yǒu）限元分（fèn）析軟件FINAS，研究了u形波紋管在內壓及外壓作用下的屈曲問題（tí），使用三結點軸對稱旋轉殼單元，子午向及環向位移采用二次多項式插（chā），法向位（wèi）移采用四次多項式（shì）插值，將所分析的問題變為特征值問題，應（yīng）用FINAS中的子空間迭代法給出了波紋管柱（zhù）失稱和平麵失穩（wěn）的臨界壓力”.。朱益民等1峽用三結點曲（qǔ）邊單元、位移及轉角（jiǎo）在體坐標下獨立插值的方法研究波紋管在小應變、小位移假設（shè）下的軸對稱振動時的自振頻率，與實（shí）際悄況較為接（jiē）近。許誌（zhì）興等陰將墓於有限元的周部應力（lì）— 應變法應用於波紋（wén）管膝脹節的疲勞（láo）壽命分析和估算，得到（dào）很好的預測結果.劉穎等131用有限元方法分析波紋管的應（yīng）力強度分（fèn）布規律，能很好（hǎo）地進行波紋管的事故預測和應力評定。陳嘩等141采（cǎi）用非線性有限元對u形無（wú）加強型波紋（wén）管（guǎn）在不同平麵失穩工況下的（de）應力響應進行了分析，建立了適合（hé）於工程（chéng）使用的判定方法。

　　有（yǒu）限元法用於波紋管的分析，較之解析法可不受波紋管波形的（de）限製，計算（suàn）穩定（dìng），但它不能為（wéi）膨脹節的設（shè）計和選用人員提供一個既簡（jiǎn）潔方便（biàn），又能滿足工程精度的設計公式。

　　(3) 工程近似法它是（shì）一種實用、簡便的設計方（fāng）法，很受設計人員歡迎。這（zhè）種方法（fǎ）大多采（cǎi）用直梁、曲梁或環（huán）板模型對（duì）波（bō）紋管進行簡化處理，然後應用材（cái）料力學的方法給出一些簡單的設計公式和圖表以（yǐ）供工程使用。