基于CAE 技术的TB5 钛合金V 形波纹管结构优化 - 中国有色金属学报.PDFVIP

第 23卷专辑 1  中国有色金属学报  2013年 12 月  Vol.23 Special 1  The Chinese Journal of Nonferrous Metals  Dec. 2013  文章编号：1004­0609(2013)S1­s0368­06  基于 CAE 技术的 TB5 钛合金 V 形波纹管结构优化设计 邱晓星，王英浩，唐 斌，程 亮，寇宏超，李金山  (西北工业大学 凝固技术国家重点实验室，西安  710072)  摘 要：采用线弹性有限元方法对 TB5 钛合金 V 形波纹管在轴向均布载荷作用下变形过程与应力分布进行了模 拟分析，总结了不同结构参数对波纹管结构刚度与应力分布的影响规律，并据此对 TB5 钛合金 V 形波纹管结构 设计进行了优化。分析结果表明：波纹管结构刚度随波纹管 V 形夹角、内径增大而增大，随波数增多而降低；波 纹管径向应力分布随壁厚、V 形夹角增大而趋于均匀，而波高增大导致径向应力分布均匀性降低；结构优化波纹 管(波数为 10， 内径为80 mm)结构刚度为 1127.22N/mm， 在 1MPa 均布载荷作用下， 波峰外表面应力值为 220.37  MPa，波谷处内侧为278.54MPa。 关键词：TB5钛合金；线弹性有限元方法；V 形波纹管；优化设计；数值模拟 中图分类号：TG47  文献标志码：A  Structural optimization of V­shaped TB5titanium alloy  metal bellow based on CAEtechnology  QIU Xiao­xing, WANG Ying­hao, TANG Bin, CHENG Liang,KOU Hong­chao, LI Jin­shan  (State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China)  Abstract: Deformation process and stress distribution of TB5 titanium alloy bellow under evenly­distributed axial load  was  discussed  via  linear  elasticity  finite  element  method.  The  influences  of  structural  parameters  (inner  diameter,  thickness, V­shaped angle, wave number, wave height) on the stiffness and the stress distribution of the V­shaped bellow  were  summarized.  The results show  that  the  increase of  thickness and V­shaped angle can homogenize the  stress  distribution while wave height has the opposite impact. The stiffness of the metal bellow rises when V­shaped angle and  thickness go up and decreases as wave number increases. A group of optimized parameters are obtained according to the  results