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波紋補償器設計方法的剖析

作者:河北華潔 發布日期:2017-11-14 GMT 10:11:30 點擊: 次
波紋補償器設計須滿足兩方面要求,目前波紋補償器設計方法可以分为解析法,工程近似法和數值模拟法3種.

  波紋補償器設計須滿足兩方面要求,作为柔性元件能補償熱脹冷縮位移,同時作为承壓元件應具有足夠強度承受系統的内壓(或外壓)。U形波紋管基本結構由直邊圓筒、環闆和環殼組成,其受到載荷可分为壓力載荷和位移載荷,結構和載荷因素決定了波紋管的強度設計複雜性。目前波紋補償器設計方法可以分为解析法、工程近似法和數值模拟法3種。
  解析法以薄殼理論为基礎,建立波紋管的微分方程,求解應力和位移的解析解,其過程非常繁雜,實際設計中難以采用。
  为了設計計算簡便,工程近似法将波紋管簡化为兩端固支的直梁或曲梁模型,采用材料力学公式進行計算。考慮到梁模型與實際情況之間的誤差,現行   标準中采用對梁模型計算結果進行實验數據的修正方法,这種工程近似法具有   的準确性,但因为是经验公式,有的應力計算結果偏于保守,同時由于實验數據有限,公式的适用性也受到   限制。
  近年来計算機硬件技術飛速發展,为數值模拟方法在工程中應用創造了硬件條件,三維有限元軟件廣泛應用又为數值模拟計算提供了強有力的工具。为了克服上述工程近似法的局限性,數值模拟方法在波紋管強度校核、疲勞壽命分析和剛度計算中的應用,使波紋補償器   加   設計。
  波紋補償器的剛度是指産生單位位移所需要的作用力,單位为N/mm。剛度數值與波紋補償器上波紋管的壁厚、直徑、波高、波距、波數以及材料的彈性模量有關。
  采用數值模拟方法,能根據波紋管實際幾何尺寸,建立三維計算模型,避免了簡單條狀梁模型誤差。同時,當波紋補償器發生屈服後,在有限元計算過程中可以輸入材料實際的應力—應變本構關系,從而   加   地模拟發生塑性變形時波紋補償器載荷與位移變化情況,得到   加符合實際波紋管剛度數值。

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