有限元法分析金属波纹管性能

有限元法分析金属波纹管性能：

1）承压能力分析

　　金属波纹管属于轴对称结构，但它失稳时呈现出的却是非对称特征。实际上金属波纹管失稳时结构发生了从轴对称到非轴对称质的转变，要完整地获得其失稳形态需要构建三维实体模型。考虑到金属波纹管轴向一个方向发生偏移，采用二分之一实体模型即可模拟波纹管的失稳形态。网格质量的好坏直接影响到求解精度的高低，在这里我们采用六面体单元进行网格划分，波峰和波谷等应力集中的位置网格划分需要密一些。为了提高计算速度，将网格数量控制在50000个以内。

　　金属波纹管产生柱失稳时会发生较大的塑性变形，在有限元分析时需要考虑材料非线性和几何非线性对分析精度的影响。

　　金属波纹管在0.5592秒时（内腔加压至8.4MPa）突然发生柱状失稳，此时波纹管的等效应力为290MPa，应力位于波纹管左下端和右上端变形较大的位置。通过有限元仿真分析得出，该波纹管的承压能力为8.4MPa。

2）疲劳寿命分析

　　DN30金属波纹管的设计疲劳寿命在200次以上，属于低周疲劳寿命区。从几何结构上分析，金属波纹管属于回转薄壳轴对称形状，为了简化分析模型，将波纹管简化为轴对称模型进行仿真分析。

　　影响金属波纹管疲劳寿命的因素相当多，例如结构、几何参数、温度、材料、制造工艺、工作介质等，其中材料对波纹管可靠性的影响程度大。

　　在低周疲劳循环载荷作用下，金属波纹管需要在一定次数的循环后才会形成稳态滞后环，疲劳寿命分析时需应用结构分析软件获取稳态时的应力幅和应变幅，将其结果载入疲劳寿命分析软件中进行分析。