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稱結(jié)構(gòu)，但它失穩(wěn)時呈現(xiàn)出的卻是非對稱特征。實際上金屬波紋管失穩(wěn)時結(jié)構(gòu)發(fā)生了從軸對稱到非軸對稱質(zhì)的轉(zhuǎn)變，要完整地獲得其失穩(wěn)形態(tài)需要構(gòu)建三維實體模型?？紤]到金屬波紋管軸向一個方向發(fā)生偏移，采用二分之一實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。為了提高計算速度，將網(wǎng)格數(shù)量控制在50000個以內(nèi)。

　　金屬波紋管產(chǎn)生柱失穩(wěn)時會發(fā)生較大的塑性變形，在有限元分析時需要考慮材料非線性和幾何非線性對分析精度的影響。

　　金屬波紋管在0.5592秒時（內(nèi)腔加壓至8.4MPa）突然發(fā)生柱狀失穩(wěn)，此時波紋管的等效應(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)薄殼軸對稱形狀，為了簡化分析模型，將波紋管簡化為軸對稱模型進行仿真分析。

　　影響金屬波紋管疲勞壽命的因素相當多，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)后才會形成穩(wěn)態(tài)滯后環(huán)，疲勞壽命分析時需應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析軟件獲取穩(wěn)態(tài)時的應(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行分析。