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(yīng)用出現(xiàn)的一系列的問題,促使人們對其靜動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行深入和系統(tǒng)地研究，研究的主要方法有工程計(jì)算法、解析法和數(shù)值法。工程計(jì)算法的主要目的是尋求波紋管實(shí)用的、簡便的設(shè)計(jì)方法,這種方法大多采用直梁或曲梁模型對波紋管進(jìn)行簡化處理,而后應(yīng)用材料力學(xué)的方法給出一些簡單的設(shè)計(jì)公式和圖表以供工程設(shè)計(jì)使用。解析法是把波紋管看成由兩個(gè)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(xué)特性的數(shù)值法是隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算數(shù)學(xué)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(shè),依據(jù)材料力學(xué)和彈性理論得到波紋管殼體中的應(yīng)力- -應(yīng)變值.但由于波紋管本身是一種較為復(fù)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(shí)際響應(yīng)之間存在著較大的誤差。為使兩者間達(dá)到近似的統(tǒng)- ,學(xué)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(yīng)用于工程設(shè)計(jì)部門,如EJMA規(guī)范中的應(yīng)力計(jì)算式凹等。 70年代以后，隨著計(jì)算機(jī)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(xué)特性的數(shù)值法足隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算數(shù)學(xué)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(yīng)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(jì)算的不穩(wěn)定性，較之實(shí)驗(yàn)法可節(jié)約大雖實(shí)驗(yàn)費(fèi)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(diǎn)軸對稱旋轉(zhuǎn)殼單元，徑向及環(huán)向位移采用二次多項(xiàng)式插值,法向位移采用四次多項(xiàng)式插值,最后將所分析的問題變?yōu)樘卣髦祮栴}，應(yīng)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(qiáng)度的研究主要集中在各大高校中,分析時(shí)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(yùn)用ANSYS有限元軟件對單層波紋管進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果與實(shí)驗(yàn)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(jì)算值與實(shí)驗(yàn)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(shí)單層波紋管的載荷一-應(yīng)力響應(yīng)。 ANSYS軟件在求解振動(dòng)模態(tài)與響應(yīng)問題中的應(yīng)用很多，如用ANSYS軟件分析軋鋼冷鋸機(jī)鋸片的振動(dòng)特性,并對有限元針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析進(jìn)行的研究”。但是，采用有限元法進(jìn)行波紋管膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)和振動(dòng)響應(yīng)方面的研究,國內(nèi)還是比較少的，相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)則更少。