侧壁偏角对膨胀节刚度与稳定性的影响

摘要

国际膨胀节工业发展迅速，国外对膨胀节结构的研究和设计大量采用计算机数值模拟等手段，在疲劳寿命、蠕变分析、稳定性分析等方面进行了大量工作，并把最新研究结果体现到其标准体系中。尽管目前世界上许多几种膨胀节标准最初均以EJMA为基础，但其后续发展与完善均结合了各国自己的设计经验和研究成果，所以相互之间存在着很多差异，这给膨胀节设计者的设计与制造工作带来了一些麻烦。 本文首先对行业内常用的五种标准在适用范围、应力评定、失稳校核和疲劳寿命计算等方面进行对比分析。在比对分析过程中，发现EN13445和ASME对U形膨胀节的形状尺寸提出了较为详细的要求，内容包括了对圆弧半径、侧壁偏角、材料层数以及波高的限制。其中对侧壁偏角的限制要求尚未见其它标准提出。 其次，本论文采用数值模拟的方法，从强度、刚度和稳定性三个方面全面分析研究侧壁偏角的存在对U形波纹管性能的影响。为今后膨胀节标准的修订以及膨胀节的结构优化提供更多的参考。 最后，基于本文的有限元分析结果，考虑到更广泛的推广有限元法在工程实际中的应用，本文采用国际通用的VB汇编语言开发了U形波纹管刚度计算软件。对于很多不能熟练使用有限元分析软件的膨胀节设计者，有着一定的实际工程应用价值。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1课题来源和项目名称

1.2前人研究工作综述

1.2.1波纹管膨胀节研究方法概述

1.2.2前人的研究成果简述

1.3论文的目的和意义

1.4本课题研究的主要内容

第二章膨胀节标准对比分析

2.1适用范围

2.2形状要求

2.3应力校核

2.4失稳校核

2.4.1内压稳定性校核

2.4.2外压稳定性校核

2.5疲劳寿命

2.6本章小结

第三章ANSYS软件介绍及有限元模型的建立

3.1通用有限元程序ANSYS简介

3.2模型中波纹管的结构形式

3.3有限元模型的建立

3.3.1单元类型的确定

3.3.2网格密度的确定

3.3.3边界条件和载荷形式

3.3.4波纹管材料的选择

3.4参数化命令流的编制

第四章侧壁偏角对无加强U形波纹管变形能力影响的有限元分析

4.1侧壁偏角对波纹管强度的影响

4.2.1强度分析简介

4.2.2算例

4.2.3结果分析

4.2侧壁偏角对波纹管刚度的影响

4.2.1基本理论

4.2.2经验公式法计算

4.2.3有限元法计算

4.2.4不同几何尺寸时侧壁偏角对刚度的影响

4.3侧壁偏角对波纹管稳定性的影响

4.3.1基本理论

4.3.2分析求解步骤

4.3.3算例

4.4本章小结

第五章膨胀节刚度计算软件系统的开发与应用

5.1 VB与ANSYS

5.1.1 VB软件介绍

5.1.2 ANSYS APDL的介绍

5.1.3 ANSYS作为VB子程序的调用

5.2波纹管刚度计算软件系统的开发

5.2.1程序系统结构

5.2.2传统计算模块开发

5.2.3有限元计算模块开发

5.3波纹管刚度计算软件系统的应用

5.3.1波纹管刚度计算软件系统的安装

5.3.2有限元模块功能及其基本操作

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1论文的主要结论

6.2对于本课题研究的展望

参考文献

致谢

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