基于ANSYS的铰链型膨胀节结构强度分析.pdf

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1、机械设计与制造第2期MachineryDesign&Manufacture2011年2月文章编号：1001—3997(2011)02—0204—02基于ANSYS的铰链型膨胀节结构强度分析刘凤臣季旭(’黑龙江科技学院教务处，哈尔滨150027)(黑龙江科技学院机械工程学院，哈尔滨150027)StructurestrengthanalysisofthehingedexpansionjointsbasedonANSYSLIUFeng-chen~,jIXu(AcademicAdministration，Harbin150027，China)(CollegeofMechanicalEngi

2、neering，HeilongjiangInstituteofScienceandTechnology，Harbin150027，China)【摘要】为提高波纹管膨胀节的使用性能及其可靠性，根据膨胀节的结构特点和使用状况，运用Solidworks建立其实体模型，并对载荷加以简化和等效处理，通过ANSYS软件分析其承力构件的静力学特性。结果表明，膨胀节的最大位移发生在受力侧端管两端，最大位移为3．339mm；承力构件的最大应力发生在万向环，其应力为99．8MPa，小于其材料的许用应力。该型铰链膨胀节满足设计载荷下的强度要求，为其强度校核及结构优化设计提供了理论依据。关键词：波纹管膨胀节

3、；有限元；静力分析【Abstract】Toimproyetheworkingpe~formanceandreliabilityofthebellowsexpansionjoint，wehaveestablishedthesolidmodelofexpansionjointintheSolidworksaccordingtothestructuralcharacteristicsandtheapplicationconditionsoftheexpansionjoints．Theequivalentprocessingandsimpl~cationofthef0adisdone，and

4、thestaticscharacteristicoftheload—bearingcomponentisanalyzedbytheANSYSs一ware．Theresultsshowthatthemaximumdisplacementoftheexpansionjointisoccurredatthebothe凡0厂ctheforcedside-tubeandthevalueis3．339mm；themaximumstressoftheload—bearingcomponentisOC一Curredintheuniversalring，andthevaluethestressis99

5、．8MPawhichislessthanitsZDstress．《stypeofhingedexpansionjointscanmeetthestrengthrequirementunderthedesignload．andthisstudyprovidesatheoreticalbasisforitsstrengthcheckingandstructuraloptimizationdesi~．《Keywords：Bellowsexpansionjoint；Finiteelement；Staticanalysis!中图分类号：TH16，U173．1文献标识码：A用于固定波纹管，另一端

6、则通过法兰与管道联接。1引言膨胀节一般由金属波纹管和构件组成，能够进行位移补偿和热补偿元件。由于能够补偿或吸收管道的机械变形和热变形，起到延长管道系统使用寿命的作用，所以被广泛应用于各种管道结构系统中_】-31。按照使用功能的不同，波纹膨胀节可分为：单式膨胀节、复式膨胀节、弯管压力平衡式膨胀节、直管压力平衡式膨胀节、万能式膨胀节、铰链式膨胀节、万向铰链式膨胀节等H。不同结构形式的波纹管膨胀节可吸收的位移类型不同，单式万向铰链型膨胀节由一个波纹管及销轴、铰链板、万向环等结构组成，能在任一平面内实现角位移并能承受轴向载荷。为了使图1单式万向铰链型膨胀节承力构件铰链型膨胀节具有良好的使用性

7、能和使用的可靠性，在设计阶段万向环是单式万向铰链型膨胀节的主要承力构件，在整个对其静态特征进行分析至关重要。针对某型号铰链型膨胀节进行系统中，万向环的受力情况最为复杂。万向环一般有两种结构形实体建模，采用有限元分析技术对结构静态特性进行分析，为其式：一种是圆形结构，另一种是方形结构。与圆形结构万向环相强度校核及优化设计提供理论依据。比，方形结构万向环刚度更大，承载能力更高，结构更合理等特2膨胀节实体模型的建立点。在结构强度相同的情况下，方形结构万向环的壁厚