Ω形波紋管的設(shè)計理論與過程優(yōu)化.pdf

1、隨著Ω形波紋管的應(yīng)用變得越來越廣泛，對其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計過程有了更高的要求。目前，在Ω波紋管設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，內(nèi)壓、位移工況下的研究已有很大進(jìn)步，但是在外壓或真空情況下還未形成權(quán)威性的結(jié)論;另外，在Ω波紋管設(shè)計過程中，其計算量大、公式復(fù)雜、應(yīng)力評定參數(shù)多，致使設(shè)計者在應(yīng)力校核過程中比較費(fèi)時，而且容易出現(xiàn)錯誤，嚴(yán)重影響了設(shè)計人員的工作效率。本文針對上述的兩個問題，主要圍繞著外壓情況下Ω波紋管設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化改進(jìn)和如何提高設(shè)計人員在應(yīng)力校核過程的工作

2、效率展開了以下工作：
　?、叛芯苛薊JMA中對Ω形波紋管計算標(biāo)準(zhǔn)。詳細(xì)分析了R.Broyles提出的Ω波紋管在外壓情況下的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)并對其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了推導(dǎo)研究，提出該計算標(biāo)準(zhǔn)中子午向應(yīng)力公式的修正系數(shù)有待優(yōu)化。
　?、平⒘甩感尾y管在外壓情況下的數(shù)值模型，并利用實驗驗證了有限元模型的正確性。通過數(shù)值模擬，提出了Ω形波紋管影響子午向應(yīng)力的重要參數(shù)為直徑D、大圓環(huán)半徑R、小圓環(huán)半徑r。另外，在對比不同模型的應(yīng)力集中時，發(fā)現(xiàn)到r/R

3、的值過大或過小會引起“邊波效應(yīng)”和應(yīng)力集中位置增加，故推薦在設(shè)計時保證r/R在0.3-0.5之間。
　?、谴_定了直徑D、大小圓環(huán)比值r/R作為優(yōu)化修正系數(shù)K的參數(shù)。建立了100組有限元數(shù)值模擬，對修正系數(shù)K進(jìn)行了曲線擬合。通過對比數(shù)值發(fā)現(xiàn)，本文曲線擬合的修正系數(shù)K提高了計算的精確度，同時，也能夠很好的彌補(bǔ)R.Broyles方法中未考慮直徑對子午向彎曲應(yīng)力的影響。
　?、仍O(shè)計了“以用戶為中心”的Ω形波紋管計算標(biāo)準(zhǔn)軟件。首先，通

4、過計算機(jī)輔助設(shè)計對其功能進(jìn)行了實現(xiàn)。然后，通過用戶體驗和迭代設(shè)計，對界面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計和研究，提高了該程序的可用性。其中，在對界面布局的設(shè)計中，應(yīng)用了眼動實驗來對結(jié)果選擇。最后，經(jīng)QUIS調(diào)查分析，該軟件有效地解決了工程師在設(shè)計校核工作中計算量大、工作效率低的問題，獲得了用戶較高的滿意度。另外，根據(jù)前文提出的設(shè)計原則及用戶需求的要求，本文對校核程序的手機(jī)APP進(jìn)行了概念性的界面設(shè)計。
　?、杀狙芯繛橥鈮呵闆r下的Ω形波紋管設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)提