金屬波紋管補償器疲勞壽命的研究

　　近幾年來，隨著有限元分析軟件在工程領域的應用，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，將分析數據與實驗結果相比較，得出計算機分析結果與實驗結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，經過與試驗數據的對比，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壓組合作用下的應力分布規律進行了探討，利用結構的局部應力應變狀態對金屬波紋管補償器的疲勞壽命進行了預測，同時考慮了金屬波紋管補償器的層數、壁厚減薄效應以及內壓大小對于計算結果的影響，為金屬波紋管補償器的疲勞設計提供了依據。

　　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形波紋管的應力和壽命進行了計算，經試驗驗證和分析，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需要控制的，同時對于薄壁元件，基于有限元的大變形應力計算和疲勞壽命計算的方法是可行的。

　　當前，金屬波紋管補償器常溫疲勞壽命研究已經較多，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形波紋管的疲勞設計公式為［Nc］=（12820/φ—370）3.4/nf。此公式只適用于設計疲勞壽命在100~10000之間、設計溫度低于425℃的成形態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］.管道技術與設備，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，2011,30（2）：17—19.