近幾年來,隨著有限元分析軟件在工程領(lǐng)域的應(yīng)用,研究者通過建立合理的有限元模型,對金屬波紋管補償器的疲勞壽命進行了研究,并取得了較準確的結(jié)果。
孫啟新[1]等(2007)通過有限元分析軟件ANSYS9.0對金屬波紋管補償器整體進行熱—應(yīng)力耦合分析,并借助其Fatigue Tool估算金屬波紋管補償器的疲勞壽命,將分析數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果相比較,得出計算機分析結(jié)果與實驗結(jié)果在局部危險點處的疲勞壽命非常接近,從而驗證了有限元分析軟件設(shè)計邏輯及算法的正確性,同時也為金屬波紋管補償器壽命分析開辟了新的研究途徑。
宋林紅[2]等(2008)通過有限元分析軟件MSC.Fatigue,利用E—N曲線,以初始裂紋法為主要分析方法,對U形波紋管進行疲勞壽命分析,得出金屬波紋管補償器在各種工況下的疲勞壽命,經(jīng)過與試驗數(shù)據(jù)的對比,驗證有限元分析軟件能夠很好地模擬金屬波紋管補償器的疲勞壽命,精度也大大高于經(jīng)驗公式。
于長波[3]等(2008)借助ANSYS軟件對多層波紋管在軸向載荷與內(nèi)壓組合作用下的應(yīng)力分布規(guī)律進行了探討,利用結(jié)構(gòu)的局部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)對金屬波紋管補償器的疲勞壽命進行了預(yù)測,同時考慮了金屬波紋管補償器的層數(shù)、壁厚減薄效應(yīng)以及內(nèi)壓大小對于計算結(jié)果的影響,為金屬波紋管補償器的疲勞設(shè)計提供了依據(jù)。
徐中華[4]等(2009)通過有限元分析軟件ANSYS Workbench(AWE)的Fatigue Tool工具箱和S—N曲線,分別用Goodman直線模型、Gerber拋物線模型、Soderberg直線模型和S—N直線模型的平均應(yīng)力法,對S形波紋管進行疲勞壽命分析,得出金屬波紋管補償器在各種工況下的疲勞壽命。
田坤[5]等(2011)通過有限元分析軟件MSC.Fatigue對U形波紋管的應(yīng)力和壽命進行了計算,經(jīng)試驗驗證和分析,認為金屬波紋管補償器壁厚不均勻性對疲勞壽命的影響十分顯著,因此,壁厚是金屬波紋管補償器研制生產(chǎn)需要控制的,同時對于薄壁元件,基于有限元的大變形應(yīng)力計算和疲勞壽命計算的方法是可行的。
當(dāng)前,金屬波紋管補償器常溫疲勞壽命研究已經(jīng)較多,利用有限元分析軟件進行疲勞模擬也能取得較高的精度,另外,在GB/T12777—2008中,無加強U形波紋管的疲勞設(shè)計公式為[Nc]=(12820/φ—370)3.4/nf。此公式只適用于設(shè)計疲勞壽命在100~10000之間、設(shè)計溫度低于425℃的成形態(tài)奧氏體不銹鋼和耐蝕合金波紋管。
[1]孫啟新,董玉平.基于ANSYS的U形波紋管疲勞壽命分析[J].中國制造業(yè)信息化,2007,36(9):59—61.
[2]宋林紅,黃乃寧,馬明軒等.金屬波紋管疲勞壽命的有限元分析[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2008,(3):16—18.
[3]于長波,王建林,李楚林等.多層U形波紋管的疲勞壽命有限元分析[J].壓力容器,2008,2(25):23—27.
[4]徐中華,買買提明艾尼,程偉.S型焊接金屬波紋管疲勞壽命的有限元分析[J].壓力容器,2009,26(2):21—25.
[5]田坤,竺長安.U形波紋管疲勞壽命研究[J].傳感器與徽系統(tǒng),2011,30(2):17—19.
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金屬波紋管補償器疲勞壽命的研究
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