侧壁偏角对膨胀节刚度与稳定性的影响

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1、摘要侧壁偏角对膨胀节刚度与稳定性的影响国际膨胀节工业发展迅速，国外对膨胀节结构的研究和设计大量采用计算机数值模拟等手段，在疲劳寿命、蠕变分析、稳定性分析等方面进行了大量工作，并把最新研究结果体现到其标准体系中。尽管目前世界上许多几种膨胀节标准最初均以EJMA为基础，但其后续发展与完善均结合了各国自己的设计经验和研究成果，所以相互之间存在着很多差异，这给膨胀节设计者的设计与制造工作带来了一些麻烦。本文首先对行业内常用的五种标准在适用范围、应力评定、失稳校核和疲劳寿命计算等方面进行对比分析。在比对分析过程中，发现ENl3445和ASME对U形膨胀节的

2、形状尺寸提出了较为详细的要求，内容包括了对圆弧半径、侧壁偏角、材料层数以及波高的限制。其中对侧壁偏角的限制要求尚未见其它标准提出。其次，本论文采用数值模拟的方法，从强度、刚度和稳定性三个方面全面分析研究侧壁偏角的存在对U形波纹管性能的影响。为今后膨胀节标准的修订以及膨胀节的结构优化提供更多的参考。最后，基于本文的有限元分析结果，考虑到更广泛的推广有限元法在工程实际中的应用，本文采用国际通用的VB汇编语言开发了U形波纹管刚度计算软件。对于很多不能熟练使用有限元分析软件的膨胀节设计者，有着一定的实际工程应用价值。北京化工大学硕：卜学位论文关键词：膨胀

3、节，波纹管，侧壁偏角，数值模拟ABSTRACTINFLUENCEoFTHESIDEWALLoFF．SETANGLEoNTHEIUGIDITYANDSTABILITYoFBELLoWWiththerapiddeVelopmentoftheexpansionjointindustIy，a1argenunlberofstudiesontheexpallsionjo访tinmeaspectsoffatigue1ifecalculation，creepanalysisandbucl(1ingcheckwereperfomedbymeansofthecomp

4、utermmlericalsimlllation，andtheresultswereusedforupdatingtheexpansionjointdesi印code．MallyeXpallsionjointdesignstalld2urdsintheworldwereoriginallybasedontheEn压Acode，butthesubsequentdeVelopmentcombinedwimdif-ferentdesignexpenenceandresearchresultsofspeci丘cco吼tries．ObⅥously，thed

5、ifrerenceofmesestandardS仃oublesthedesi印ersinmedesi印ofmeexpansion．Firstly，seVeralstandardsforthedesignofexpansionjointwerecomparedinteanlsofapplicationscope，stresseValuation，bHcklingcheckandf撕guecalculationinthjsp印er．Itisf．oundmatENl3445a11dASMEproVidethemostdetaileds们lcturesa

6、nddimensionsrequirementforU-shapedbellows，whichcontainedrestrictionofthearcradius，theo仃-setan91eofthesidewall，t11enumberofpliesandtheconV01utionheight．Especially，therestrictionoftheoff-setangleofthesidewallwasneVermentionedbyotherdesignstandards．IIl北京化工大学硕士学位论文Secondly，theinn

7、uenceofthesidewallo水setaJl91eonc印acitiesofU．shapedbellowswasnumericallystudiedintemsofstrength，rigidityandstabili吼Itisvaluableforopti埘zingtheexpansionjointstmctureandrevisingtheeXpansionjointdesi印standards．Finally；basedonthecalculatedresults，asofharef．orthea)(ialrigiditycalcu

8、lationoftheU—sh印edbellowswasdeVelopedtofacilitateengineeringdesignof