金屬波紋管補(bǔ)償器疲勞壽命的研究

　　近幾年來，隨著有限元分析軟件在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，研究者通過建立合理的有限元模型，對(duì)金屬波紋管補(bǔ)償器的疲勞壽命進(jìn)行了研究，并取得了較準(zhǔn)確的結(jié)果。

　　孫啟新［1］等（2007）通過有限元分析軟件ANSYS9.0對(duì)金屬波紋管補(bǔ)償器整體進(jìn)行熱—應(yīng)力耦合分析，并借助其Fatigue Tool估算金屬波紋管補(bǔ)償器的疲勞壽命，將分析數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，得出計(jì)算機(jī)分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果在局部危險(xiǎn)點(diǎn)處的疲勞壽命非常接近，從而驗(yàn)證了有限元分析軟件設(shè)計(jì)邏輯及算法的正確性，同時(shí)也為金屬波紋管補(bǔ)償器壽命分析開辟了新的研究途徑。

　　宋林紅［2］等（2008）通過有限元分析軟件MSC.Fatigue，利用E—N曲線，以初始裂紋法為主要分析方法，對(duì)U形波紋管進(jìn)行疲勞壽命分析，得出金屬波紋管補(bǔ)償器在各種工況下的疲勞壽命，經(jīng)過與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，驗(yàn)證有限元分析軟件能夠很好地模擬金屬波紋管補(bǔ)償器的疲勞壽命，精度也大大高于經(jīng)驗(yàn)公式。

　　于長波［3］等（2008）借助ANSYS軟件對(duì)多層波紋管在軸向載荷與內(nèi)壓組合作用下的應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了探討，利用結(jié)構(gòu)的局部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)對(duì)金屬波紋管補(bǔ)償器的疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)，同時(shí)考慮了金屬波紋管補(bǔ)償器的層數(shù)、壁厚減薄效應(yīng)以及內(nèi)壓大小對(duì)于計(jì)算結(jié)果的影響，為金屬波紋管補(bǔ)償器的疲勞設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

　　徐中華［4］等（2009）通過有限元分析軟件ANSYS Workbench（AWE）的Fatigue Tool工具箱和S—N曲線，分別用Goodman直線模型、Gerber拋物線模型、Soderberg直線模型和S—N直線模型的平均應(yīng)力法，對(duì)S形波紋管進(jìn)行疲勞壽命分析，得出金屬波紋管補(bǔ)償器在各種工況下的疲勞壽命。

　　田坤［5］等（2011）通過有限元分析軟件MSC.Fatigue對(duì)U形波紋管的應(yīng)力和壽命進(jìn)行了計(jì)算，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證和分析，認(rèn)為金屬波紋管補(bǔ)償器壁厚不均勻性對(duì)疲勞壽命的影響十分顯著，因此，壁厚是金屬波紋管補(bǔ)償器研制生產(chǎn)需要控制的，同時(shí)對(duì)于薄壁元件，基于有限元的大變形應(yīng)力計(jì)算和疲勞壽命計(jì)算的方法是可行的。

　　當(dāng)前，金屬波紋管補(bǔ)償器常溫疲勞壽命研究已經(jīng)較多，利用有限元分析軟件進(jìn)行疲勞模擬也能取得較高的精度，另外，在GB/T12777—2008中，無加強(qiáng)U形波紋管的疲勞設(shè)計(jì)公式為［Nc］=（12820/φ—370）3.4/nf。此公式只適用于設(shè)計(jì)疲勞壽命在100~10000之間、設(shè)計(jì)溫度低于425℃的成形態(tài)奧氏體不銹鋼和耐蝕合金波紋管。

　　［1］孫啟新，董玉平.基于ANSYS的U形波紋管疲勞壽命分析［J］.中國制造業(yè)信息化，2007,36（9）：59—61.

　　［2］宋林紅，黃乃寧，馬明軒等.金屬波紋管疲勞壽命的有限元分析［J］.管道技術(shù)與設(shè)備，2008,（3）：16—18.

　　［3］于長波，王建林，李楚林等.多層U形波紋管的疲勞壽命有限元分析［J］.壓力容器，2008,2（25）：23—27.

　　［4］徐中華，買買提明艾尼，程偉.S型焊接金屬波紋管疲勞壽命的有限元分析［J］.壓力容器，2009,26（2）：21—25.

　　［5］田坤，竺長安.U形波紋管疲勞壽命研究［J］.傳感器與徽系統(tǒng)，2011,30（2）：17—19.