國內(nèi)波紋管膨脹節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著波紋管廣泛和特殊的工程應用出現(xiàn)的一系列的問題,促使人們對其靜動力學特性進行深入和系統(tǒng)地研究，研究的主要方法有工程計算法、解析法和數(shù)值法。工程計算法的主要目的是尋求波紋管實用的、簡便的設計方法,這種方法大多采用直梁或曲梁模型對波紋管進行簡化處理,而后應用材料力學的方法給出一些簡單的設計公式和圖表以供工程設計使用。解析法是把波紋管看成由兩個半圓環(huán)殼與板組合而成，將其求解問題看成圓環(huán)殼與圓環(huán)板的求解問題。分析波紋管力學特性的數(shù)值法是隨著計算機和計算數(shù)學的發(fā)展而產(chǎn)生的，主要有差分法和有限元法等。

在70年代之前，波紋管結(jié)構(gòu)分析主要采用解析法。其主要思想是:根據(jù)近似簡單梁、近似圓柱體、近似殼體的假設,依據(jù)材料力學和彈性理論得到波紋管殼體中的應力- -應變值.但由于波紋管本身是一種較為復雜的軸對稱薄壁殼體，且在絕大多數(shù)工況下材料處于塑性大變形范圍內(nèi),因而在解析解與波紋管材料的實際響應之間存在著較大的誤差。為使兩者間達到近似的統(tǒng)- ,學者們在解析解中引入了由圖表形式給出的修正系數(shù)，這種方法目前廣泛應用于工程設計部門,如EJMA規(guī)范中的應力計算式凹等。 70年代以后，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，有限元分析在結(jié)構(gòu)分析中的地位日漸突出。分析波紋管力學特性的數(shù)值法足隨著計算機和計算數(shù)學的發(fā)展而產(chǎn)生的,上要包括有限差分法和有限元法等。 有限元法目前已成為工程數(shù)值分析的有力工具,它在波紋管的數(shù)值分析中也得到了廣泛應用。這種方法較之解析法可不受波紋管波形的限制，較之差分法可避免計算的不穩(wěn)定性，較之實驗法可節(jié)約大雖實驗費用。如Iwata k和Tsukimori K采用通用非線性結(jié)構(gòu)有限元分析軟件,研究了U形波紋管在內(nèi)壓及外壓作用下的屈曲問題，文中使用三結(jié)點軸對稱旋轉(zhuǎn)殼單元，徑向及環(huán)向位移采用二次多項式插值,法向位移采用四次多項式插值,最后將所分析的問題變?yōu)樘卣髦祮栴}，應用有限元軟件中的子空間迭代法給出波紋管柱狀失穩(wěn)和平面失穩(wěn)的臨界壓力。 國內(nèi)近幾年對波紋管結(jié)構(gòu)強度的研究主要集中在各大高校中,分析時使用的軟件多為ANSYS.如文中建立了波紋管非線性有限元模型,運用ANSYS有限元軟件對單層波紋管進行了計算,結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合較好,但對多層波紋管的有限元分析效果不是很理想，計算值與實驗值有較大的差距。該文研究結(jié)果表明非線性有限元分析可以較好地分析真實單層波紋管的載荷一-應力響應。 ANSYS軟件在求解振動模態(tài)與響應問題中的應用很多，如用ANSYS軟件分析軋鋼冷鋸機鋸片的振動特性,并對有限元針對復雜結(jié)構(gòu)的振動分析進行的研究”。但是，采用有限元法進行波紋管膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)振動模態(tài)和振動響應方面的研究,國內(nèi)還是比較少的，相關(guān)文獻報導則更少。