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怎么来分析波纹补偿器的应力状况?

发布时间:2017/02/09

  波纹补偿器是压力容器和管道的一个部件,但其应力状况与压力容器和管道却有很大的不同。这与波纹补偿器中波纹管特点有关。
  1.波纹管是一薄壁挠性元件,在内压作用下要吸收(补偿)由于热膨胀或机械运动引起的位移,因此,必须能够充分地变形。
  2.波纹管的成形过程导致波壳材料金相组织有显著的改变。
  3.波纹的受压变形产生的经向弯曲应力是波纹管压力应力的主要成份,另外还有位移应力的影响,因此波纹管上的应力分布要比容器复杂得多。
  4.试验发现波纹管的侧壁在内压作用下鼓胀、屈服情况,目前尚无法证明它已损坏了波纹管的完整性。但是这种侧壁鼓胀必须以不妨碍波纹管吸收变形的能力为前提。这种轻微Ω形状反而增加了波的强度,亦即提高了承载能力。
  因此,波纹管的设计规格不能沿用传统的刚性压力容器的设计概念。必须建立一套适应自身特点的设计概念和方法。
  波纹补偿器的应力分析有理论计算和试验测试两种方法。理论计算方法又分以下三种。
  1.解析法 这种方法是以薄壳理论为基础,从壳体及微分方程出发,经解析求得解,求解过程收管繁复,但它是波纹管应力分析的力学基础,许多简便的方法也是起源于此。
  2.数值法 目前用得最多的是有限元法,借助计算机,已成为波纹管应力分析的主要方法。但数值法仅能给出某一波纹管的应力分布状况,不能给出通用的解析表达式。
  3.工程近似法 这种设计方法最受设计人员欢迎,因为它计算简便,给出清晰的解析表达式,工程上也有一定的精度。但由于计算力学模型与波纹管原型有一定的差异,各计算式均有一定的误差。但总的来说,在非关键场合,这些公式的使用是有效的,标准中也予以采用。

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