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金属波纹管的受力分析方法

来源:永源补偿器厂家?发布时间:2018-05-04 GMT 02:05:52
关键词:U形金属波纹管,金属波纹管,U形波纹管

  金属波纹管是一类子午线呈波纹状的旋转壳,在工作时通常需要承受与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,金属波纹管承受的压力有内压、外压或真空。
  金属波纹管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,而且由于形状的性,金属波纹管的应力计算与设备与压力管道的应力计算有很大的不同。
  U形金属波纹管看起来似乎简单,但从力学分析角度来看,它是由两半环和环板组合而成,解析它有的困难。
  解析方法就是以薄壳理论为基础,要从金属波纹管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。解析法是金属波纹管应力分析的力学基础,许多简便的方法也起源于此,但由于采用解析方法的具体解法比较繁杂,符号多、系数多,实用性较差,即使给出一些计算图表,使用范围也受到限制,在工程应用中难以推广使用。
  数值方法随着计算机的出现而广泛地应用。数值方法分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未知函数值的问题,将微分方程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,将补偿器本体进行离散化,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,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,有限元法已成为金属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)金属波纹管的位移和应力分布,可以详细地了解金属波纹管的应力状况,计算的结果较为准确,但只能给出某一特定金属波纹管的应力分析状况,不能给出通用的表达式,因此适用于进行分析与优化设计。

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