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                  塑料波紋管穩定性的分析

                  來源:塑料波紋管穩定性 作者:塑料波紋管 發布日期:2018-04-19

                    塑料波紋管是一種帶橫向波紋的圓柱形薄壁彈性殼體,其生產歷史已有一百多年。直到第二次世界大戰時期,才用作儀器、儀表的彈性敏感元件和各類管道的聯結元件,現已廣泛用于礦山、石油、化工、冶金、電力、熱力、航海、航天等工程設備中,起密封、吸振、降噪、儲能、熱補償和介質隔離作用。

                    塑料波紋管的主要性能是其柔性,但其柔性受到其強度和穩定性的限制。為了保證塑料波紋管的耐壓力,可增加其壁厚,但柔性隨之降低,達不到補償位移、吸振降噪的作用;若通過增加波數來增加柔性,則面臨柱失穩問題;若通過增加波高來增加柔性,則導致應力幅值提高,強度削弱,疲勞壽命降低,還存在平面失穩問題。

                  塑料波紋管穩定性的分析

                    目前,大多利用軸對稱單元來分析塑料波紋管的穩定性。但這樣忽略了失穩本身是一個非對稱性問題,即塑料波紋管在發生失穩時結構從軸對稱狀態到非軸對稱狀態的轉變。塑料波紋管所受的內壓、軸向、橫向和角向等載荷作用大多也是非對稱的,在研究時選用三維殼單元,用一系列殼單元所組成的曲面來描述塑料波紋管殼體,不但可獲得完整的屈曲模態,還能減少幾何形狀的離散誤差,而且可以克服在收斂性上遇到的困難。

                    在不同工況下對塑料波紋管進行應力應變的分析是評估其對各種工況承受能力的基礎和重要組成部分。世紀年代之前的結構分析主要采用解析法,根據近似簡單梁、近似圓柱體、近似殼體的假設,依據彈性理論得到塑料波紋管殼體中的應力應變值。

                    但由于塑料波紋管本身是一種較為復雜的軸對稱薄壁殼體,且在絕大多數工況下材料處于彈塑性大變形范圍內,因而在解析解與塑料波紋管材料的實際響應之間存在著較大的誤差。為使兩者間達到近似的統一,學者們在解析法得到的近似解中引入了由圖表形式。

                    20世紀70年代以后,隨著計算機技術的飛速發展,有限元分析在結構分析中的地位日漸突出,許多商用有限元軟件應運而生。有限元分析以其在解決幾何非線性、材料非線性和結構非線性問題方向的獨特優勢而為愈來愈多的研究人員所接受。非線性有限元計算能夠有效地解決傳統的解析法無法計算的塑料波紋管彈塑性大變形范圍內的載荷應力響應問題。研究表明:利用非線性有限元分析,可以較好地模擬真實塑料波紋管的載荷應力響應。用于單層塑料波紋管的結構分析,結果是可靠的,并且與試驗數據較為吻合。

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