S型焊接金属波纹管应力仿真和试验研究.pdf

S型焊接金属波纹管的应力仿真与试验研究 穆塔里夫 ·阿赫迈德 ，程 伟 ，阿斯耶姆 ·肖凯提 (1．新疆大学 机械工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047；2．新疆金凤科技有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011) - 摘 要：采用ANSYS建立了S型焊接金属波纹管的三维模型，利用其分析模块，对波纹管进行 了非 线性有限元仿真分析，计算出波纹管在不同压缩位移情况下的应力及失效变化。利用ANSYS的仿 真分析结果与试验相对 比，得到了s型焊接金属波纹管应力随位移变化的曲线图，为s型焊接金属 波纹管的结构优化设计及疲劳失效计算提供 了参考依据。 关键词：S型波纹管；有限元；应力仿真；失效分析 中图分类号：TH703．2 文献标识码 ：A 文章编号：1001—4837(2010)O1—0008—04 doi：10．3969／j．issn．1001～4837．2010．01．003 StressSimulationandExperimentalResearchforS——Shaped W eldedM etalBellows M utellipAhmat，CHENG W ei，AsiyemuXiaokaiti (SchoolofMechanicalEngineering，XinjiangUniversity，Urumqi830047，China；2．XinjiangJinfeng ScienceandTechnologyCo．，Ltd．，Urumqi830011，China) Abstract：Thethree—dimensiona1modelofS—shapedweldedmetalbellowsiSbuiltup andthenon— linearfiniteelementanalysisiscarriedoutbyusingANSYS，thecompressionstressandfailurechangeof bellowsindifferentcircumstancesdisplacementiScalculatedout．Thecurveofthestresschangeswiththe displacementofS——shapedbellowsisobtainedbycomparedwiththeresultoftheanalysisandexperiment comparedwiththetestresultswiththedisplacementofbellowsstresscurveforthestructuraloptimization ofbellowsdesignandfatiguefailuretoprovideareferene．eforthecalculation． Keywords：S—shapedbellow；FEM ；stresssimulation；failureanalysis 元理论已经在波纹管的结构分析中得到广泛的应 1 前言 用。目前，对波纹管的设计和计算大多基于静态结 构强度分析和理论分析，考虑了静载荷和静特性，而 波纹管是一种外表面呈波纹状的薄壁管件，一 通常在实际应用中动载荷的作用对波纹管的影响也 般由不锈钢或铜合金加工制成，具有较大的轴向弹 很大。其中失稳是波纹管工作中的一种重要的失效 性，是管道连接和补偿装置，具有工作可靠和结构紧 形式。失稳一旦发生，不但会降低波纹管的疲劳寿 凑等优点，还可以降低噪声 吸收管路的振动，起到 命和承载能力，而且也会降低膨胀节的位移补偿能 减振 的作用…。随着计算机技术的飞速发展，有限 力。由于波纹管的失稳失效包含弹塑性大变形等因 · 8 · 第27卷第