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波紋管失穩(wěn)的有限元計(jì)算

文章出處:http://m.jiadianrc.cn責(zé)任編輯:華潔機(jī)械人氣:3886發(fā)表時(shí)間:2017-03-20 10:32:30
 

  波紋管在內(nèi)壓作用下失穩(wěn)是常見(jiàn)的失效現(xiàn)象,美國(guó)膨脹節(jié)制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn),將波紋管的失穩(wěn)分為柱失穩(wěn)和平面失穩(wěn)兩種形式,并給出了設(shè)計(jì)內(nèi)壓的計(jì)算公式,與標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)力計(jì)算公式由殼體彈性理論的解導(dǎo)出不同,這兩個(gè)公式的依據(jù)出自認(rèn)為假設(shè),屬于經(jīng)驗(yàn)公式,這種人為設(shè)想的失效機(jī)理是否合理,公式的誤差范圍有多大還需研究。
  有限元軟件一般提供兩種失穩(wěn)分析方法,即特征值屈曲分析和非線(xiàn)性屈曲分析,上節(jié)兩個(gè)失穩(wěn)實(shí)例是用特征值分析計(jì)算的,特征值法是彈性分析,不能用于出現(xiàn)塑性變形的結(jié)構(gòu),由于波紋管的柱失穩(wěn)和平面失穩(wěn)都可能在塑性狀態(tài)下發(fā)生,因此本文采用了非線(xiàn)性屈曲分析,材料模型為彈性理想塑性體。本節(jié)算例假設(shè)材料的彈性模量為2x10MPa,屈服應(yīng)力為230MPa,有限元軟件為ANSYS,采用Shell 51殼單元,進(jìn)行非線(xiàn)性屈曲分析需要給波紋管設(shè)置初始,使其成為非軸對(duì)稱(chēng)體,初始可以是波紋局部材料不均勻或形狀不規(guī)整,造成失穩(wěn)的內(nèi)壓用弧長(zhǎng)法計(jì)算。
  4.1柱失穩(wěn)
  波紋管幾何參數(shù):內(nèi)徑150mm,波高25mm,波距25mm,壁厚0.5mm,10個(gè)波。用公式計(jì)算的內(nèi)壓為0.17MPa(已加系數(shù))。
  4.2平面失穩(wěn)
  波紋管參數(shù):內(nèi)徑300mm,波高30mm,波距30mm,壁厚0.8mm,4個(gè)波。用公式計(jì)算的內(nèi)壓為0.63MPa(已加系數(shù))。
  4.3小結(jié)
  用非線(xiàn)性屈曲分析既可以得出柱失穩(wěn)又可以得出平面失穩(wěn),從側(cè)面說(shuō)明這兩種失穩(wěn)機(jī)理相同,波紋管發(fā)生何種失穩(wěn)因波紋參數(shù)而定(主要是波數(shù))。
                                  

 

 
 

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