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    增压波纹管整体受力及损坏分析

    案例概括

    本项目根据客户的要求,对增压波纹管在工作过程中的不同外压和压缩量工况,考虑不同波片间隙量以及波片破损情况下的受力情况进行分析,以寻找可能引起波纹管破损的关键部位和因素,为波纹管的设计和改进提供依据。计算获得各工况下波纹面和焊接部位的应力以及裂缝张开量,并对波纹面配合间隙的影响进行了量化,为波纹管设计和材料选择提供量化依据。计算还预测了波纹管轴向刚度,与试验结果相吻合。

    项目挑战



    1.波纹管由65对(130片)波纹片交替重叠,通过端部焊菇焊接而成。模型以及内部关系复杂。
    2.如何建模:单元、规模控制。
    3.波纹片之间的接触与间隙如何模拟?
    4.焊菇根部的裂纹如何模拟?

    解决方案


    1.波片很薄(0.254mm),用壳单元,焊菇采用实体。
    2.壳和实体的连接:MPC技术。
    3.无裂纹情况考虑对称性,取用小角度(3度)扇区模型。
    4.有裂纹情况:取用足够大的局部(45度、10对波片),子模型加载。
    5.波片之间的接触:间隙接触技术。
    6.裂纹模拟:预设裂纹模型。
    7.大变形非线性分析。

    用户价值


    1.为波纹管设计和材料选择提供了量化依据。
    2.各工况下波纹面和焊接部位的应力。
    3.焊接部位是关键。
    4.波纹面的配合间隙对应力的影响:间隙过大不利,适当间隙有利。
    5.裂缝的影响以及裂缝张开量。
    6.准确预测了轴向刚度。