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管道金屬膨脹節内壓側壁鼓脹研究

作者:河北華潔 發布日期:2017-09-25 GMT 04:09:21 點擊: 次
随着管道金屬膨脹節在各個行业的廣泛應用,在一些特殊應用場合,對其某些性能指标提出了較高的要求,如在波紋管總長固定下對軸向剛度有苛刻要求的場合.

  随着管道金屬膨脹節在各個行业的廣泛應用,在一些特殊應用場合,對其某些性能指标提出了較高的要求,如在波紋管總長固定下對軸向剛度有苛刻要求的場合,由于管道金屬膨脹節的單波軸向剛度與波高立方成反比,設計方案選为高波高、薄壁、多層結構。試验發現,對于直徑較大的高波高、薄壁、多層結構膨脹節承受壓力時會出現側壁鼓脹,側壁環闆區域出現較大變形,中點撓度值較大。通過有限元應力分析可知,側壁環闆處为高應力區,等效Mises應力較大,   先出現屈服。同時波峰、波谷處于低應力區,此後随着壓力的逐漸增大屈服區域向波谷和波峰兩側擴展。
  側壁鼓脹是管道金屬膨脹節子午向剛度不足的典型表現,從強度角度来講,膨脹節産生側壁鼓脹形式的子午向屈服是由于子午向應力過大所引起的。EJMA标準第九版在内壓承壓章節中認为,U形波紋截面較大的子午向應力将會引起側壁鼓脹,任何波紋形狀的變化都會引起側壁間隙的減小,降低膨脹節位移補償能力,對疲勞壽命也有可能産生   的影響。顯然,嚴重的側壁鼓脹是不允許的,當膨脹節産生嚴重側壁鼓脹時,環闆屈服區域大,變形量大,對膨脹節位移補償和疲勞壽命都有   的影響。
  我們主要通過基于有限元的側壁鼓脹模拟分析,探讨對于高波高、薄壁、多層結構膨脹節設計時子午向剛度的校核,從而使得一些特殊設計結構的膨脹節在滿足強度條件的基礎上,側壁環保不能有較大的變形和較大區域的屈服,設計滿足位移補償和疲勞壽命的要求。
  薄壁膨脹節在高壓力下的側壁鼓脹是子午向剛度不足的表現,标準中未曾設計膨脹節子午向的剛度校核,顯然對于一些特殊性能要求的膨脹節設計時考慮其子午向剛度校核從而避免側壁出現嚴重鼓脹具有   意義。
  針對平面失穩而言,在膨脹節出廠水壓試验中,要求1.5倍的設計壓力包含溫度修正下,管道金屬膨脹節不失穩;在   承壓試验中,EJMA标準對兩端固支承内壓膨脹節平面失穩   系數取为1.75,将側壁鼓脹的   裕度同樣取为1.75。
  結合直梁模拟對管道金屬膨脹節的側壁鼓脹問題進行了初步的探讨,提出了基于直梁模型的膨脹節子午向剛度校核方程,從而得出側壁鼓脹   設計内壓表达式。針對側壁鼓脹形式的子午向屈服對膨脹節使用性能的影響及子午向剛度的   为合理校核,需要多膨脹節研究学者參與使之完善。

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