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膨脹節的失穩分析方法總結

有限元軟件一般提供兩種失穩分析方法,即特征值屈曲分析和非線性屈曲分析。特征值法是彈性分析,不能用于出現塑性變形的結構。由于膨脹節的柱失穩和平面失穩都可能在塑性狀態下發生,因此,本文采用了非線性屈曲分析,材質模型為彈性理想塑性體。本節算例假設材料的彈性模量為2x10 Mpa、屈服應力為230Mpa。有限元軟件為ANSYS,采用Shell 51殼單元。進行非線性屈曲分析需要給波紋管膨脹節設置初始缺陷,使其成為非軸對稱體。初始缺陷可以是波紋局部材料不均勻或形狀不規整。造成失穩的極限內壓用弧長法計算。
1.柱失穩
波紋補償器幾何參數:內徑150mm、波高25mm、波距25mm、壁厚0.5mm、10個波。用公式計算的極限內壓為0.17Mpa(已加**系數)。
2.平面失穩
波紋補償器幾何參數:內徑300mm、波高30mm、波距30mm、壁厚0.8mm、4個波。用公式計算的極限內壓為0.63Mpa(已加**系數)。
3.小結

用非線性屈曲分析既可以得出柱失穩又可以得出平面失穩,從側面說明這兩種失穩機理相同,波紋補償器*終發生何種失穩因波紋參數而定(主要是波數)。

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