JOUCOMATIC電磁閥金屬波紋管力學特性分析的資料有哪些

在對JOUCOMATIC電磁閥閥門用金屬波紋管有限元結構分析的基礎上, 比較了8 形和U 形金屬波紋管承載和變形補償能力。研究表明, 對幾何參數相同的8 形和U 形金屬波紋管, 8 形金屬波紋管承受內壓的能力大于U 形金屬波紋管, 而U 形金屬波紋管承受軸向力的能力則大于8 形金屬波紋管。在相等的軸向力作用下, 8 形金屬波紋管軸向補償量較大, 但在各自zui大軸向載荷作用下, U 形金屬波紋管能達到的軸向補償量更大。
金屬波紋管具有位移補償、減振降噪和密封的作用, 目前已被廣泛應用于熱力管線、工藝管線、閥門和壓力容器等設備上[ 1] 。金屬波紋管的結構形式較多, 常用的有U 形和8 形金屬波紋管等。U 形金屬波紋管般用于補償量較大的場合, 而8 形金屬波紋管則主要用于壓力較高的場合[ 2] 。對金屬波紋管應力應變的分析研究方法主要有解析法、工程近似法和數值分析法3 種, 其中工程近似法應用較為普遍[ 3] 。隨著計算機和計算數學的興起, 以有限元分析方法為代表的數值分析技術正被越來越多地應用到波紋管的設計分析中[ 4~ 7] 。但現有文獻報道的對象幾乎都以U 形金屬波紋管為主, 對8 形金屬波紋管的報道甚少。文中采用有限元分析方法對閥門用8 形金屬波紋管的力學進行分析, 研究8 形金屬波紋管在拉伸、壓縮、內壓及其組合條件下的應力、應變分布情況, 并對幾何結構參數相同的8 形和U 形金屬波紋管在相同工作狀態下的承載和變形補償能力進行比較, 分析兩者力學特性的差異。
1 金屬波紋管JOUCOMATIC電磁閥閥門計算模型
1. 1 金屬波紋管JOUCOMATIC電磁閥閥門幾何模型
參照GB 16749 ) 1997 5壓力容器波形膨脹節6[ 8] , 筆者選擇了如圖1 所示的2 種具有典型外形結構的U 形和8 形金屬波紋管進行分析。為了便于比較, 圖1a 和圖1b 中的波高h、筒體直邊段長度
l、波距w 、波數n、倒圓半徑r 、波紋管壁厚D、波峰大圓弧半徑R 和波紋管外徑D 均取相同值, 即D =702 mm, h = 60 mm, D= 6 mm, l = 50 mm, w =69 mm, r = 14. 25 mm, R= 19. 67 mm, n= 8。

1. 2 金屬波紋管JOUCOMATIC電磁閥閥門有限元模型
由于金屬波紋管般具有軸對稱的幾何結構,其約束和受力狀況也是軸對稱的, 因此文中采用ANSYS 軟件中的PLANE82 軸對稱單元建立有限元模型。該單元具有8 節點, 適用于大變形、大應變分析。采用四邊形映射網格, 波紋管1 個波段結構的網格劃分見圖2。試樣材料為1Cr18Ni9Ti, 其彈性模量E= 196 GPa, 設計應力強度Sm = 257 MPa,密度Q= 7. 8 @ 103 kg / m3 , 泊松比L= 0. 3。

1. 3 金屬波紋管JOUCOMATIC電磁閥閥門計算工況
金屬波紋管在工作過程中的受力較為復雜, 難于分析, 因此筆者在分析過程中將受力狀況簡化, 分別研究8 形和U 形金屬波紋管在2~ 4 MPa的內壓以及20~ 120 kN 軸向拉伸載荷作用下的不同力學表現。