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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。