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不锈钢膨胀节的应力分析

文章出处:责任编辑:河北华洁人气:1697发表时间:2013-07-06 11:13:14
 

  不锈钢膨胀节是压力容器和管道的一个部件,但其应力状况与压力容器和管道却有很大的不同。这与膨胀节中波纹管特点有关。
  (1)不锈钢膨胀节是一薄壁挠性元件,在内压作用下要吸收(补偿)由于热膨胀或机械运动引起的位移,因此,必须能够充分的变形。
  (2)不锈钢膨胀节的成形过程导致波壳材料金相组织有显著的改变。
  (3)波纹的受压变形产生的经向弯曲应力是波纹管压力应力的主要成分,另外还有位移应力的影响,因此波纹管的应力分布要比容器复杂的多。
  (4)试验发现波纹管涵的侧壁在内压作用下有臌胀、屈服情况。目前尚无法证明它已损坏了波纹管的完整性。但是这种侧壁臌胀必须以不妨碍波纹管吸收变形的能力为前提。这种轻微的u形状反而增加了波的强度,亦即提高了承载能力。
  因此,不锈钢波纹管的设计规则不能沿用传统的刚性压力容器的设计概念。必须建立一套适应自身特点的设计概念和方法。
  不锈钢波纹管膨胀节的应力分析有理论计算和实验测试两种方法。理论计算方式又分以下三种。
  (1)解析法    这种方法是以薄壳理论为基础,从壳体及微分方程出发,经解析求的解,求解过程尽管繁复,但它是波纹管应力分析的力学基础,许多简便的方法也是起源于此。
  (2)数值法   目前用得最多的是有限元法,借助计算机,已成为波纹管应力分析的主要方法。但数值法仅能给出某一波纹管的应力分布状况,不能给出通用解析表达式。
  (3)工程近似法   这种设计方法是最受设计人员欢迎,因为它计算简便,给出清晰地解析公式,工程上也有一定的精度。但由与计算力学模型与钢波纹管原型有一定差异,各计算式均有一定的误差。但总的来说,在非关键场合,这些公式的使用是有效的,标准中也与以采用。