组合结构波纹管膜片非线性大挠度分析

采用连续化方法在非线性大挠度理论的基础上,对应用于干气密封系统中的扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片进行了非线性大变形理论分析,根据板壳理论的修正迭代法对其进行了数值计算,对外周边固定,内周边自由的组合结构波纹管膜片进行了求解,同时通过二次近似解分析波纹管扁圆锥壳部分不同倾斜角的斜边的波形在圆弧最大挠度处的膜片非线性承载能力,并且在同一波形的基础上分析了波深、圆弧半径等参数在圆弧最大挠度处的膜片承载能力.随着组合结构波纹管膜片倾斜角的增加,膜片的挠度非线性增大,随着组合结构波纹管膜片的矢高的增加,膜片的挠度非线性增大,随着组合结构波纹管膜片的圆弧波长变长,膜片的挠度非线性增大.     

圆环式联轴器膜片的疲劳寿命计算

用ANSYS有限元分析软件对金属膜片联轴器中圆环式膜片进行了应力计算,求出了膜片3种静态应力(扭转应力、离心应力、轴向弯曲应力)的平均应力和角向弯曲交变应力,进而应用局部应力 应变法计算了圆环式膜片的疲劳寿命,并分析了影响膜片疲劳寿命的因素.     

焊接金属波纹管失弹机理中应力松弛研究

高温下,波纹膜片的应力松弛是造成波纹管失弹的主要原因。通过对焊接金属波纹管的受力分析,从金属材料普遍遵循的Bailey-Norton定律导出了波纹管的弹力松弛方程。试验对比结果表明,该公式较好地反映了波纹管实际使用过程中的失弹情况,具有较好的应用性。     

局部应力-应变法预测大型波纹管的疲劳寿命

鉴于大型波纹管膨胀节全尺寸疲劳寿命试验在工程上实现的困难性,研究了基于局部应力-应变法预测大型波纹管的疲劳寿命.应用非线性有限元获取波纹管的最大局部应力应变,并据此局部应变设计简化的试板.当弯曲试板上的最大应变等于波纹管的最大局部应变时,板的弯曲疲劳试验寿命即可代替波纹管的试验寿命.本方法在工程设计中被证明是实用且可靠的,它也适用于低压工况下通用尺寸波纹管的疲劳寿命的预测.     

波纹换热管强度研究

对φ32/φ25波纹管进行了三维有限元法分析,研究了波形周向、经向与径向等三向应力变化规律.结果表明,波纹管的最大应力为周向应力,是相应坯直管的1.99倍.最大周向应力与最大周向应力均出现在波谷过渡处附近,且在管的 厚度方向有应力梯度存在.计算结果与实验值吻合较好.     

在动静载荷作用下单圆弧波纹管膜片非线性稳定性分析

借助拟板法把单圆弧波纹管膜片处理成具有初挠度圆环板的组合结构.利用薄板薄壳的非线性弯曲理论,得到单圆弧膜片在静态和动态载荷协同作用下的非线性动力学方程组.给定该方程组的边界条件与连续条件,可以预测静态载荷及其动态载荷协同作用下膜片的挠度和张力,从而根据Galerkin方法得到单圆弧波纹管膜片非线性系统的受迫振动方程.根据Floquet指数研究了无外激励下系统的分岔问题,讨论了单圆弧波纹管膜片在平衡点领域的稳定性问题,同时考虑了系统在纯动态载荷作用和动静态载荷协同作用下其平衡位置的变化情况.研究结果表明单圆弧膜片系统在动静态载荷协同作用下比在纯动态作用下系统发生Hopf分岔更为滞后.     

波纹管机械密封焊接金属膜片的有限元分析和结构优化

波纹管为焊接金属波纹管机械密封的关键零件，工作中常因反复的弹性变形而发生疲劳失效．本文以焊接金属波纹管的膜片为研究对象，对S型和V型两种膜片的应力场和变形场进行了详细的有限元法分析和计算，在对两种膜片进行比较的基础上对S型膜片进行了结构形状优化和计算．研究结果为焊接金属波纹管机械密封的改进和设计、提高疲劳强度和使用寿命提供了理论依据．     

隔膜压缩机二指数母线膜腔型面设计及实验验证

针对广泛使用的单指数母线膜腔型面进行了优化计算,分析了该型面的特点和不足,同时以增大膜腔容积、降低膜片应力为目标,提出了二指数母线膜腔型面。该二指数母线膜腔型面下的膜片径向应力峰值在膜片半径的中间及边缘处,这样可以避开与膜片中心区域附加应力叠加,使得膜片中心区域油侧和气侧面上的径向应力相同且均处于一个较低的水平。对比研究结果表明:在相同膜腔半径、相同膜片材料及膜片内应力均达到许用应力条件下,二指数母线膜腔容积相比单指数增大6.6%;在相同膜腔半径、相同膜腔容积及相同膜片材料情况下,二指数母线膜腔下膜片最大径向应力相比单指数降低10.0%,膜片中心区域最大径向应力降低11.8%。     

高温机械密封用焊接金属波纹管失弹特性分析

利用ANSYS软件对高温条件下机械密封焊接金属波纹管进行了失弹分析,分别考虑了轴向端面压力、组合力、温度以及力热总载荷对波纹管弹性性能的影响.分析结果表明,各类力载荷及热载荷分布对波纹管弹性性能均产生影响,不同作用载荷下得到的允许压缩位移值不同;压差等载荷引起的应力强度对波纹管的影响程度与压缩位移有关.在设计和使用过程中应综合评定各操作条件下的波纹管性能,为高温机械密封波纹管工程应用及结构优化设计提供参考.     

膜片弹簧最大应力的实验研究

用光弹性贴片法得到膜片弹簧在小端加载时上表面全场应力的分布,再用电测法精确测定可能为最大应力的各点应力,从而得到膜片弹簧在危险工况下最大应力是处于凹槽边缘中点,而不是在分离指根部中点的结论。并指出目前通用的膜片弹簧强度计算方法所确定的危险点位置及最大应力数值都与实际情况有较大的出入,有必要进行修改。     

膨胀节的各种位移应力

膨胀节承受轴向位移时，各波各经线产生的经向最大应力相同；而承受横向位移或角偏转时，各波各经线产生的经向最大应力相差较大．本文导出了后者的计算公式，这些公式经试验验证适用。本文指出：各种位移产生的经向最大应力分别大于其环向最大应力，最大经向应力通常位于波谷，这是疲劳破坏的危险区域．     

不均匀场地钢制波纹接头埋地管线地震响应

震害调查表明,地震作用下埋地管线主要发生轴向接头拔出破坏,提升接头变形能力可有效地减轻埋地管线地震破坏.提出一种柔性大变形钢制波纹接头,以土弹簧模型考虑管土相互作用非线性特征,考虑两种力学性能的场地土,采用有限元方法对不均匀场地下埋地管线进行地震响应分析.分别建立有波纹管接头连接和无接头埋地管线有限元模型,数值分析了不...     

轴压比对灌浆波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能的影响

根据实际工程制作4个缩尺比为1∶5的桥墩构件,包括1个整体现浇桥墩和3个灌浆波纹管连接预制拼装桥墩.通过拟静力试验和OpenSEES软件,研究双向加载下轴压比对灌浆波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能的影响.结果表明,灌浆波纹管连接预制拼装桥墩破坏模式与整体现浇墩较为接近,桥墩破坏集中于接缝附近.随着轴压比的增加,灌浆波纹管连接预制拼装桥墩极限变形能力降低,承载能力和耗能能力有所提升,而轴压比对残余位移几乎没有影响.     

U型波纹管稳定性非线性有限元分析

该文提出了利用有限元法 ,在考虑几何非线性 ,材料非线性情况下 ,对承受有轴向、横向、转角位移载荷和内压载荷的波纹管进行非线性静力分析 ,描述屈曲前的平衡路径、最终确定屈曲临界载荷 ,比较精确地反映了其力学性能 ,为波纹管的稳定性研究与设计提供了有效手段。     

混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁施工过程受力分析

【目的】研究混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁在施工过程中的应力分布规律,为超宽加劲梁的设计与施工提供一定的理论依据。【方法】采用剪力柔性梁格法,通过Midas/Civil建立空间有限元梁格模型,对自锚式悬索桥加劲梁受力性能进行分析。【结果】在施工过程中,加劲梁横截面各腹板处顶、底板中纵向应力的分布存在较大的不均匀性,预应力张拉工况中,加劲梁外侧边腹板处压应力最大; 体系转化工况中,中腹板处压应力增量最大。体系转换过程中加劲梁顶、底板的应力变化规律不同,顶板中的压应力值在体系转换完成后达到最大,底板最大压应力值则出现在体系转换过程中。施加二期恒载,对吊索进行被动张拉,能够有效地减少主动张拉吊索过程产生的顶、底板应力差值。【结论】主缆轴力与预应力作用是造成加劲梁内应力分布不均的主要原因,通过调整预应力钢束的数量及位置,能够使加劲梁内应力分布更均匀。     

波纹管抗扭刚度的计算

在钱伟长教授对旋转壳抗扭刚度的薄膜解的基础上,推导出U型和C型波纹管抗扭刚度的积分计算公式,指出相应EJMA标准计算公式的不足之处,给出相应的修正公式．选用波纹管试件,采用上述计算方法分别计算,并用有限元分析进行了验证．结果表明,采用积分法得到的抗扭刚度,与有限元分析结果几乎完全一致;采用EJMA标准计算的结果比前两者低很多;而其修正公式得到的结果与前两者较接近。     

深水管道弃置回收非线性受力分析及其形态控制

采用弹性地基板理论和非线性梁理论分别建立弃置回收作业中深水管道触底段和悬跨段几何大变形管道模型。以悬链线理论对管道进行初始构形,将DnV规范与土样调查数据相结合处理触底段管道和海床地基的边界条件,得到垂向、侧向、轴向3个方向的土壤反力公式。以某深水气田管道为研究对象,采用有限元软件ABAQUS进行初选管道提升角的有限元分析,得到管道的应力分布。结果表明:提升角增大,管线提升端的轴向拉力减小、最大应力位置从提升点向触地点转移。当提升角处于合理范围时,管道应力水平较低,提升端轴向力相对于AR绞车能力比较合理。顺流时轴向拉力最大,AR绞车负载较大;逆流时管道轴向拉力最小。管线等效应力主要取决于弯曲应力。来流方向对管道触地点等效应力的影响非常大,应避免逆流环境作业。     

基于波纹管杠杆组合结构的光纤光栅压力传感器设计

针对井中水压高精度测量的需求,基于波纹管的压力传感特性,及悬臂梁的杠杆放大结构,设计了一种高灵敏度的光纤布拉格光栅压力传感器,通过弹性片连接的杠杆结构将压力作用下波纹管的轴向变形放大为光纤布拉格光栅的轴向应变,以实现压力的高精度测量。建立了传感器机械结构的力学模型,推导了传感器中光纤布拉格光栅中心波长变化与压力的数学表达式,并通过有限元方法对传感器的压力灵敏度进行了仿真。该传感器仿真和实验压力灵敏度分别为14.8 pm/kPa和14.1 pm/kPa。该压力传感器能够对小量程范围内的压力进行准确测量,同时可以通过改变杠杆臂长参数改变传感器的灵敏度,调整其测量量程。     

四车道扩挖隧道爆破振动对新建隧道的影响

以泉厦高速公路大帽山隧道为工程背景,应用数值模拟方法从振动速度、振动应力和应力波3个方面分析得出沿扩挖隧道轴向动力特性,同时分析自由面对爆破地震波的影响.结果表明:距掌子面15m处振速衰减达50%,且在离掌子面10m处振速已经低于安全临界值;最大主应力峰值在距掌子面15m的范围内衰减最快,在离掌子面15以上时爆破振动影响逐渐趋于稳定;应力波在0.4ms时应力达到最大值13.3GPa,而在0.6ms时最大应力衰减到771.2MPa,只有0.4ms时的5.80%;自由面对爆破地震波的反射作用使能量损失55.6%,但先建隧道自由面使地震波反射叠加,从而使能量增加.