波紋金屬軟管結構的研究和分析

文章來源：http://www.cnsmq.com.cn 發布時間：2020-05-19 瀏覽次數：70

金屬軟管的獨特優異性能已得到工程界的認可。隨著金屬軟管接頭的應用不斷擴大，對其性能指標的要求也在不斷提高。從20世紀50年代到現在，包括美國，英國，俄羅斯，神戶，韓國和中國在內的許多國家都在進行金屬軟管的研究。目前，國內大多數生產和研究機構都在從事金屬軟管主要部分的分析和研究工作，對網鋼絲的研究較少。

波紋金屬軟管結構的研究和分析主要采用以下方法：

工程近似：大多數方法使用直梁或曲梁模型來簡化波紋管，然后應用材料力學方法給出一些簡單的設計公式和工程圖表。其主要目的是為波紋管找到一種實用而簡單的設計方法。眾所周知的美國膨脹節制造商協會標準EJMA標準被用作其應力設計的基礎。

分析方法：波紋補償器軟管的波紋管被認為由兩個半圓形殼體和一個圓形板組成，解決問題被認為是圓形殼體和環形板的解決方案。利用環殼和環形板的線性理論，將環和環板的相關方程代入連接條件，形成一系列方程。通過同時解決方案，U形波紋管在軸向方向上自由移位。壓制了一系列剛度和最大彎曲應力曲線和公式，并通過實驗比較了結果。

數值分析：伴隨著計算機和計算數學的發展，主要是有限元法，有限差分法，邊界元法和加權殘值法。以計算機為基本手段的有限元方法的出現，使古代固體力學得以復興，成為工程數值分析的有力工具。它還被廣泛用于計算波紋管的機械性能。有限元方法將結構離散化為多個元素，并認為元素僅在節點之間具有連接。根據靜態等效原理將載荷簡化為每個節點，并通過彈性力學的基本方程和能量原理建立節點位移。對于代數方程的基本未知數，可以通過求解節點位移來求解應力和應變。有限元分析因其在解決幾何非線性，材料非線性和大變形等非線性問題方面的獨特優勢而被越來越多的研究者所接受。

簡而言之，對波紋管靜力學的研究非常重要。除了傳統方法之外，還使用有限元方法，但是使用軸對稱單元或主體單元。從幾何角度來看，波紋管是一種薄壁殼結構，軸對稱單元的選擇可以大大減少單元數量，節省計算時間。然而，從波紋管的力的角度來看，它不僅通過軸向力而且還通過橫向位移，彎曲位移或角位移來補償，并且有時能夠承受扭矩，這使得難以準確地描述波紋管的靜止。機械性能，特別是波紋管的不穩定性，軸對稱單元的有限元計算結果仍遠未達到實驗結果。另外，波紋管的設計沒有考慮電源問題，導致金屬軟管在工作中受到共振損壞，造成巨大的經濟損失和不良的社會影響。然而，金屬絲網或鋼帶的編織參數的設計較少涉及。在一般的工程應用中，受到流體介質壓力的金屬軟管被認為是壁式容器，并且由中壓產生的橫向載荷乘以比例系數。它由波紋管殼體承載，并且所產生的縱向載荷主要由編織網套管的鋼絲承載。然而，沒有關于作用機理，金屬軟管接頭的金屬絲網的機械性能和網的平衡編織角設計的文獻討論。因此，利用有限元數值分析理論準確分析金屬軟管的力學性能，實現金屬軟管結構的優化設計，滿足現代工程的迫切需要，是當前金屬軟管的設計和使用中迫切需要解決的問題。