發(fā)布時(shí)間：2017-03-30 05:10

  本文關(guān)鍵詞：基于有限元分析的波紋管強(qiáng)度設(shè)計(jì)與液壓成形模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：波紋管膨脹節(jié)是一種彈性補(bǔ)償元件,在石油化工、機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。隨著波紋管應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,在設(shè)計(jì)與制造等方面對波紋管的要求也不斷提高。本論文基于有限元分析對波紋管膨脹節(jié)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)及成形過程模擬。主要工作和結(jié)論如下：(1)介紹了GB16749-1997規(guī)范中波紋管應(yīng)力計(jì)算公式所對應(yīng)的力學(xué)模型,針對直邊段內(nèi)徑為4216mm的超大型膨脹節(jié),應(yīng)用GB16749進(jìn)行常規(guī)計(jì)算和有限元方法計(jì)算波紋管中的應(yīng)力,并進(jìn)行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)GB16749中各應(yīng)力計(jì)算公式都有一定的簡化假設(shè),但規(guī)范確實(shí)能適用于大型乃至超大型膨脹節(jié)。(2)對三層Ω形波紋管膨脹節(jié)、單層Ω形波紋管膨脹節(jié)及將加強(qiáng)件輕量化設(shè)計(jì)后的Ω形波紋管膨脹節(jié)進(jìn)行有限元分析,并參考GB/T12777-2008進(jìn)行校核。通過比較三者分析結(jié)果,三層波紋管膨脹節(jié)更加適合有循環(huán)加載的工況；將加強(qiáng)件減薄后的波紋管仍能滿足GB/T12777的強(qiáng)度及剛度要求。(3)對U形波紋管膨脹節(jié)進(jìn)行成形有限元模擬,并將結(jié)果與工廠實(shí)際液壓成形的波紋進(jìn)行對比。結(jié)果表明,波距、波高、波紋管母線長度及波峰厚度偏差均小于5%,即證明有限元可以準(zhǔn)確的對波紋液壓成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬。(4)以管坯直徑、厚度為自變量,研究給出了液壓成形后波紋的波距、波高、波紋管母線長度、波峰厚度減薄率及波紋直邊厚度減薄率的計(jì)算公式；此外,還就成形過程中操作工藝參數(shù)(起鼓壓力、成形壓力及油壓機(jī)軸向壓縮力等)對波形的影響進(jìn)行了探討。
【關(guān)鍵詞】：波紋管 大型膨脹節(jié) 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 液壓成形 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH136;TG394
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 符號說明16-18
• 第一章 緒論18-26
• 1.1 課題研究背景及意義18
• 1.2 膨脹節(jié)研究概述18-23
• 1.2.1 膨脹節(jié)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)18-21
• 1.2.2 膨脹節(jié)的失效分析21-22
• 1.2.3 膨脹節(jié)的有限元分析22-23
• 1.2.4 波紋管的成形數(shù)值模擬23
• 1.3 本論文研究內(nèi)容23-26
• 第二章 超大型波紋管膨脹節(jié)應(yīng)力分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì)26-38
• 2.1 GB16749-1997《壓力容器波形膨脹節(jié)》波紋管強(qiáng)度計(jì)算公式簡介26-29
• 2.1.1 內(nèi)壓下波紋管圓周方向膜應(yīng)力27
• 2.1.2 內(nèi)壓下波紋管經(jīng)向膜應(yīng)力27-28
• 2.1.3 內(nèi)壓下波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力28
• 2.1.4 軸向位移下波紋管經(jīng)向膜應(yīng)力28-29
• 2.1.5 軸向位移下波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力29
• 2.2 超大型膨脹節(jié)的應(yīng)力分析29-37
• 2.2.1 應(yīng)用GB16749進(jìn)行常規(guī)計(jì)算29-31
• 2.2.2 應(yīng)用有限元法進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算31-36
• 2.2.3 兩種方法計(jì)算結(jié)果之比較36-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 Ω形波紋管膨脹節(jié)的強(qiáng)度分析與校核38-58
• 3.1 數(shù)值模擬軟件介紹38
• 3.2 強(qiáng)度校核依據(jù)38-39
• 3.3 三層Ω形膨脹節(jié)的有限元數(shù)值分析39-47
• 3.3.1 有限元模型的建立39-42
• 3.3.2 載荷和約束條件42
• 3.3.3 有限元計(jì)算結(jié)果42-46
• 3.3.4 應(yīng)力校核結(jié)果46-47
• 3.4 單層Ω形膨脹節(jié)的有限元數(shù)值分析47-52
• 3.4.1 有限元計(jì)算結(jié)果47-51
• 3.4.2 應(yīng)力校核結(jié)果51-52
• 3.5 Ω形膨脹節(jié)加強(qiáng)件的輕量化設(shè)計(jì)52-57
• 3.5.1 有限元計(jì)算結(jié)果52-56
• 3.5.2 應(yīng)力校核結(jié)果56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 波紋管液壓成形的數(shù)值模擬58-74
• 4.1 波紋管膨脹節(jié)的制造過程簡述58-63
• 4.1.1 膨脹節(jié)的制造流程58-60
• 4.1.2 波紋管成形方法60-62
• 4.1.3 波紋管液壓成形62-63
• 4.2 瞬態(tài)動力學(xué)分析方法及分析軟件介紹63-64
• 4.2.1 瞬態(tài)動力學(xué)分析方法63
• 4.2.2 分析軟件簡介63-64
• 4.3 波紋管成形過程的有限元模擬64-72
• 4.3.1 有限元幾何模型的建立64-66
• 4.3.2 材料非線性及接觸狀態(tài)非線性66-67
• 4.3.3 加載與邊界條件67-68
• 4.3.4 成形模擬結(jié)果68-72
• 4.4 本章小結(jié)72-74
• 第五章 波紋管液壓成形波形參數(shù)的擬合研究74-98
• 5.1 波紋管成形波形參數(shù)計(jì)算公式的擬合74-88
• 5.1.1 波紋管管坯尺寸的確定74-77
• 5.1.2 有限元模型的建立77-80
• 5.1.3 波距計(jì)算公式擬合80-82
• 5.1.4 波高計(jì)算公式擬合82-83
• 5.1.5 母線長度計(jì)算公式擬合83-85
• 5.1.6 波峰厚度減薄率計(jì)算公式擬合85-86
• 5.1.7 直邊段厚度減薄率計(jì)算公式擬合86-88
• 5.2 波紋成形影響因素的探究88-96
• 5.2.1 起鼓壓力P_1的影響90-92
• 5.2.2 成形壓力P2的影響92-94
• 5.2.3 油壓機(jī)軸向壓力F的影響94-96
• 5.3 本章小結(jié)96-98
• 第六章 結(jié)論與建議98-100
• 6.1 主要結(jié)論98-99
• 6.2 對后續(xù)研究的建議99-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 致謝104-106
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文106-108
• 作者和導(dǎo)師簡介108-110
• 附件110-112

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本文編號：276291