JOUCOMATIC電磁閥金屬波紋管力學特性分析的資料有哪些

JOUCOMATIC電磁閥金屬波紋管力學特性分析的資料有哪些

在對JOUCOMATIC電磁閥閥門用金屬波紋管有限元結構分析的基礎上, 比較了8 形和U 形金屬波紋管承載和變形補償能力。研究表明, 對幾何參數(shù)相同的8 形和U 形金屬波紋管, 8 形金屬波紋管承受內壓的能力大于U 形金屬波紋管, 而U 形金屬波紋管承受軸向力的能力則大于8 形金屬波紋管。在相等的軸向力作用下, 8 形金屬波紋管軸向補償量較大, 但在各自zui大軸向載荷作用下, U 形金屬波紋管能達到的軸向補償量更大。
金屬波紋管具有位移補償、減振降噪和密封的作用, 目前已被廣泛應用于熱力管線、工藝管線、閥門和壓力容器等設備上[ 1] 。金屬波紋管的結構形式較多, 常用的有U 形和8 形金屬波紋管等。U 形金屬波紋管般用于補償量較大的場合, 而8 形金屬波紋管則主要用于壓力較高的場合[ 2] 。對金屬波紋管應力應變的分析研究方法主要有解析法、工程近似法和數(shù)值分析法3 種, 其中工程近似法應用較為普遍[ 3] 。隨著計算機和計算數(shù)學的興起, 以有限元分析方法為代表的數(shù)值分析技術正被越來越多地應用到波紋管的設計分析中[ 4~ 7] 。但現(xiàn)有文獻報道的對象幾乎都以U 形金屬波紋管為主, 對8 形金屬波紋管的報道甚少。文中采用有限元分析方法對閥門用8 形金屬波紋管的力學進行分析, 研究8 形金屬波紋管在拉伸、壓縮、內壓及其組合條件下的應力、應變分布情況, 并對幾何結構參數(shù)相同的8 形和U 形金屬波紋管在相同工作狀態(tài)下的承載和變形補償能力進行比較, 分析兩者力學特性的差異。
1 金屬波紋管JOUCOMATIC電磁閥閥門計算模型
1. 1 金屬波紋管JOUCOMATIC電磁閥閥門幾何模型
參照GB 16749 ) 1997 5壓力容器波形膨脹節(jié)6[ 8] , 筆者選擇了如圖1 所示的2 種具有典型外形結構的U 形和8 形金屬波紋管進行分析。為了便于比較, 圖1a 和圖1b 中的波高h、筒體直邊段長度
l、波距w 、波數(shù)n、倒圓半徑r 、波紋管壁厚D、波峰大圓弧半徑R 和波紋管外徑D 均取相同值, 即D =702 mm, h = 60 mm, D= 6 mm, l = 50 mm, w =69 mm, r = 14. 25 mm, R= 19. 67 mm, n= 8。

1. 2 金屬波紋管JOUCOMATIC電磁閥閥門有限元模型
由于金屬波紋管般具有軸對稱的幾何結構,其約束和受力狀況也是軸對稱的, 因此文中采用ANSYS 軟件中的PLANE82 軸對稱單元建立有限元模型。該單元具有8 節(jié)點, 適用于大變形、大應變分析。采用四邊形映射網(wǎng)格, 波紋管1 個波段結構的網(wǎng)格劃分見圖2。試樣材料為1Cr18Ni9Ti, 其彈性模量E= 196 GPa, 設計應力強度Sm = 257 MPa,密度Q= 7. 8 @ 103 kg / m3 , 泊松比L= 0. 3。

1. 3 金屬波紋管JOUCOMATIC電磁閥閥門計算工況
金屬波紋管在工作過程中的受力較為復雜, 難于分析, 因此筆者在分析過程中將受力狀況簡化, 分別研究8 形和U 形金屬波紋管在2~ 4 MPa的內壓以及20~ 120 kN 軸向拉伸載荷作用下的不同力學表現(xiàn)。