有限元法分析金屬波紋管性能

　　有限元法分析金屬波紋管性能：

　　1）承壓能力分析

　　金屬波紋管屬于軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，但它失穩(wěn)時(shí)呈現(xiàn)出的卻是非對(duì)稱(chēng)特征。實(shí)際上金屬波紋管失穩(wěn)時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了從軸對(duì)稱(chēng)到非軸對(duì)稱(chēng)質(zhì)的轉(zhuǎn)變，要完整地獲得其失穩(wěn)形態(tài)需要構(gòu)建三維實(shí)體模型?？紤]到金屬波紋管軸向一個(gè)方向發(fā)生偏移，采用二分之一實(shí)體模型即可模擬波紋管的失穩(wěn)形態(tài)。網(wǎng)格質(zhì)量的好壞直接影響到求解精度的高低，在這里我們采用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，波峰和波谷等應(yīng)力集中的位置網(wǎng)格劃分需要密一些。為了提高計(jì)算速度，將網(wǎng)格數(shù)量控制在50000個(gè)以?xún)?nèi)。

　　金屬波紋管產(chǎn)生柱失穩(wěn)時(shí)會(huì)發(fā)生較大的塑性變形，在有限元分析時(shí)需要考慮材料非線(xiàn)性和幾何非線(xiàn)性對(duì)分析精度的影響。

　　金屬波紋管在0.5592秒時(shí)（內(nèi)腔加壓至8.4MPa）突然發(fā)生柱狀失穩(wěn)，此時(shí)波紋管的等效應(yīng)力為290MPa，應(yīng)力位于波紋管左下端和右上端變形較大的位置。通過(guò)有限元仿真分析得出，該波紋管的承壓能力為8.4MPa。

　　2）疲勞壽命分析

　　DN30金屬波紋管的設(shè)計(jì)疲勞壽命在200次以上，屬于低周疲勞壽命區(qū)。從幾何結(jié)構(gòu)上分析，金屬波紋管屬于回轉(zhuǎn)薄殼軸對(duì)稱(chēng)形狀，為了簡(jiǎn)化分析模型，將波紋管簡(jiǎn)化為軸對(duì)稱(chēng)模型進(jìn)行仿真分析。

　　影響金屬波紋管疲勞壽命的因素相當(dāng)多，例如結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)、溫度、材料、制造工藝、工作介質(zhì)等，其中材料對(duì)波紋管可靠性的影響程度大。

　　在低周疲勞循環(huán)載荷作用下，金屬波紋管需要在一定次數(shù)的循環(huán)后才會(huì)形成穩(wěn)態(tài)滯后環(huán)，疲勞壽命分析時(shí)需應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析軟件獲取穩(wěn)態(tài)時(shí)的應(yīng)力幅和應(yīng)變幅，將其結(jié)果載入疲勞壽命分析軟件中進(jìn)行分析。