有限元法分析金屬波紋管性能

　　有限元法分析金屬波紋管性能：

　　1）承壓能力分析

　　金屬波紋管屬于軸對稱結構，但它失穩時呈現出的卻是非對稱特征。實際上金屬波紋管失穩時結構發生了從軸對稱到非軸對稱質的轉變，要完整地獲得其失穩形態需要構建三維實體模型。考慮到金屬波紋管軸向一個方向發生偏移，采用二分之一實體模型即可模擬波紋管的失穩形態。網格質量的好壞直接影響到求解精度的高低，在這里我們采用六面體單元進行網格劃分，波峰和波谷等應力集中的位置網格劃分需要密一些。為了提高計算速度，將網格數量控制在50000個以內。

　　金屬波紋管產生柱失穩時會發生較大的塑性變形，在有限元分析時需要考慮材料非線性和幾何非線性對分析精度的影響。

　　金屬波紋管在0.5592秒時（內腔加壓至8.4MPa）突然發生柱狀失穩，此時波紋管的等效應力為290MPa，應力位于波紋管左下端和右上端變形較大的位置。通過有限元仿真分析得出，該波紋管的承壓能力為8.4MPa。

　　2）疲勞壽命分析

　　DN30金屬波紋管的設計疲勞壽命在200次以上，屬于低周疲勞壽命區。從幾何結構上分析，金屬波紋管屬于回轉薄殼軸對稱形狀，為了簡化分析模型，將波紋管簡化為軸對稱模型進行仿真分析。

　　影響金屬波紋管疲勞壽命的因素相當多，例如結構、幾何參數、溫度、材料、制造工藝、工作介質等，其中材料對波紋管可靠性的影響程度大。

　　在低周疲勞循環載荷作用下，金屬波紋管需要在一定次數的循環后才會形成穩態滯后環，疲勞壽命分析時需應用結構分析軟件獲取穩態時的應力幅和應變幅，將其結果載入疲勞壽命分析軟件中進行分析。