利用有限元軟件ANSYS,采用瞬態(tài)動力學(xué)分析法對雙層金屬波紋管進行抗沖擊性能分析,選取雙重正弦波歷程在時域上分別在波紋管的軸向和橫向施加沖擊載荷。通過有限元仿真分析,得到了雙層金屬波紋管沖擊加速度響應(yīng)曲線和位移響應(yīng)曲線。并在自制的落錘式?jīng)_擊試驗臺上,用規(guī)定脈沖波形法對該波紋管進行沖擊試驗,得到了波紋管軸向和橫向的沖擊響應(yīng)曲線。沖擊試驗結(jié)果和有限元分析結(jié)果基本一致,最大誤差為5. 5%,通過試驗的方法驗證了有限元模型的準確性和數(shù)值分析方法的可靠性。該抗沖擊分析方法和試驗方法為雙層金屬波紋管的抗沖擊設(shè)計提供了一定的參考。 

【文章來源】：壓力容器. 2020,37(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1 雙層波紋管的幾何剖面結(jié)構(gòu)示意

在管道系統(tǒng)中，波紋管通過兩端的法蘭盤連接管道系統(tǒng)。根據(jù)波紋管的結(jié)構(gòu)特征，建立波紋管有限元模型，采用3個假設(shè):(1)波紋管兩層之間黏接性好，且各向同性;(2)壁厚分布均勻，發(fā)生變形時各層之間無相對滑移;(3)將法蘭盤簡化處理，用質(zhì)量單元Mass 21直接替代法蘭盤的質(zhì)量，并與波紋管建立剛性連接。利用Proe軟件建立波紋管的三維模型，將建好的波紋管三維模型通過無縫對接功能導(dǎo)入到Workbench中。波紋管屬于薄壁結(jié)構(gòu)，在ANSYS軟件中，8節(jié)點Shell 93單元具有任意的空間各向異性，具備塑性、應(yīng)力鋼化和大變形能力，因此選用Shell 93單元建立波紋管金屬壁的有限元模型。波紋管層間屬于面面接觸，接觸面和目標面都是柔性的，所以在設(shè)置接觸面時用Targe 170,Conta 174,Conta 175接觸單元來建立綁定接觸，在分析中會自動生成所需的接觸對。由于波紋管是不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，因此采取映射法合理地劃分殼體單元網(wǎng)格，節(jié)點數(shù)為53 000，單元數(shù)17 400，波紋管有限元模型見圖2。邊界條件設(shè)定波紋管一端為自由端，另一端為固定端約束。首先進行模態(tài)分析，獲得波紋管前5階模態(tài)頻率和模態(tài)振型，第一階模態(tài)振型見圖3。

首先進行模態(tài)分析，獲得波紋管前5階模態(tài)頻率和模態(tài)振型，第一階模態(tài)振型見圖3。利用模態(tài)頻率和單元動能，根據(jù)模態(tài)質(zhì)量公式，得到波紋管軸向模態(tài)質(zhì)量為209.844 kg，橫向模態(tài)質(zhì)量為43.89 kg。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]軌道車輛膨脹管式吸能元件吸能特性分析[J]. 賀世忠,黃科.  機械強度. 2019(04)
[2]擠壓油膜阻尼器非線性振動機理及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新綜述[J]. 陳釗,何立東,路凱華.  機電工程. 2019(04)
[3]二級波紋管截止閥用波紋管結(jié)構(gòu)強度及疲勞可靠性研究[J]. 李樹勛,張麗芳,呂興,徐曉剛,雒相垚.  流體機械. 2018(11)
[4]外壓-拉伸位移下波紋管周向應(yīng)力計算探討[J]. 鐘玉平,李張治,段玫,李杰.  壓力容器. 2018(10)
[5]近場水下爆炸氣泡射流載荷沖擊船體外板的動響應(yīng)分析[J]. 姜忠濤,李燁,龐學(xué)佳,王詩平.  振動與沖擊. 2018(09)
[6]流固耦合下U型金屬波紋管損耗因子研究[J]. 劉永剛,毛亞洲,李冬穎,曹勝捷.  工業(yè)安全與環(huán)保. 2018(01)
[7]流固耦合下含夾層阻尼的多層金屬波紋管剛度和阻尼研究[J]. 劉永剛,司東宏,馬偉,余永健,謝金法.  機械工程學(xué)報. 2014(05)
[8]艦用燃氣輪機抗沖擊時域模擬研究[J]. 耿盼盼,劉永文.  機械強度. 2013(03)
[9]非線性橡膠隔振器的沖擊響應(yīng)特性研究[J]. 曾誠,華宏星.  噪聲與振動控制. 2012(04)
[10]多層波紋管動態(tài)剛度的影響因素研究[J]. 趙培,馬偉,余永健,楊明輝.  壓力容器. 2012(01)

碩士論文
[1]流固耦合下多層波紋管等效剛度的研究[D]. 朱建峰.河南科技大學(xué) 2011



本文編號：3340765