金属波纹管补偿器疲劳寿命的研究

　　近几年来，随着有限元分析软件在工程领域的应用，研究者通过建立合理的有限元模型，对金属波纹管补偿器的疲劳寿命进行了研究，并取得了较准确的结果。

　　孙启新［1］等（2007）通过有限元分析软件ANSYS9.0对金属波纹管补偿器整体进行热—应力耦合分析，并借助其Fatigue Tool估算金属波纹管补偿器的疲劳寿命，将分析数据与实验结果相比较，得出计算机分析结果与实验结果在局部危险点处的疲劳寿命非常接近，从而验证了有限元分析软件设计逻辑及算法的正确性，同时也为金属波纹管补偿器寿命分析开辟了新的研究途径。

　　宋林红［2］等（2008）通过有限元分析软件MSC.Fatigue，利用E—N曲线，以初始裂纹法为主要分析方法，对U形波纹管进行疲劳寿命分析，得出金属波纹管补偿器在各种工况下的疲劳寿命，经过与试验数据的对比，验证有限元分析软件能够很好地模拟金属波纹管补偿器的疲劳寿命，精度也大大高于经验公式。

　　于长波［3］等（2008）借助ANSYS软件对多层波纹管在轴向载荷与内压组合作用下的应力分布规律进行了探讨，利用结构的局部应力应变状态对金属波纹管补偿器的疲劳寿命进行了预测，同时考虑了金属波纹管补偿器的层数、壁厚减薄效应以及内压大小对于计算结果的影响，为金属波纹管补偿器的疲劳设计提供了依据。

　　徐中华［4］等（2009）通过有限元分析软件ANSYS Workbench（AWE）的Fatigue Tool工具箱和S—N曲线，分别用Goodman直线模型、Gerber抛物线模型、Soderberg直线模型和S—N直线模型的平均应力法，对S形波纹管进行疲劳寿命分析，得出金属波纹管补偿器在各种工况下的疲劳寿命。

　　田坤［5］等（2011）通过有限元分析软件MSC.Fatigue对U形波纹管的应力和寿命进行了计算，经试验验证和分析，认为金属波纹管补偿器壁厚不均匀性对疲劳寿命的影响十分显著，因此，壁厚是金属波纹管补偿器研制生产需要控制的，同时对于薄壁元件，基于有限元的大变形应力计算和疲劳寿命计算的方法是可行的。

　　当前，金属波纹管补偿器常温疲劳寿命研究已经较多，利用有限元分析软件进行疲劳模拟也能取得较高的精度，另外，在GB/T12777—2008中，无加强U形波纹管的疲劳设计公式为［Nc］=（12820/φ—370）3.4/nf。此公式只适用于设计疲劳寿命在100~10000之间、设计温度低于425℃的成形态奥氏体不锈钢和耐蚀合金波纹管。

　　［1］孙启新，董玉平.基于ANSYS的U形波纹管疲劳寿命分析［J］.中国制造业信息化，2007,36（9）：59—61.

　　［2］宋林红，黄乃宁，马明轩等.金属波纹管疲劳寿命的有限元分析［J］.管道技术与设备，2008,（3）：16—18.

　　［3］于长波，王建林，李楚林等.多层U形波纹管的疲劳寿命有限元分析［J］.压力容器，2008,2（25）：23—27.

　　［4］徐中华，买买提明艾尼，程伟.S型焊接金属波纹管疲劳寿命的有限元分析［J］.压力容器，2009,26（2）：21—25.

　　［5］田坤，竺长安.U形波纹管疲劳寿命研究［J］.传感器与徽系统，2011,30（2）：17—19.