幾種典型膨脹節(jié)的有限元分析.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，膨脹節(jié)逐漸向大型化趨勢(shì)發(fā)展，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)GB16749中膨脹節(jié)規(guī)格已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需要，對(duì)大型膨脹節(jié)進(jìn)行有限元分析成為必要的設(shè)計(jì)手段。本論文針對(duì)壓力容器用厚壁U型膨脹節(jié)和管道用鉸鏈型膨脹節(jié)等幾種典型膨脹節(jié)進(jìn)行有限元分析，主要內(nèi)容如下:
　　 1、對(duì)厚壁膨脹節(jié)進(jìn)行分析時(shí)，采用了常規(guī)設(shè)計(jì)和分析設(shè)計(jì)兩種方法。常規(guī)設(shè)計(jì)中參考GB16749標(biāo)準(zhǔn)對(duì)DN4216mm的厚壁膨脹節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而在分析設(shè)計(jì)中，利用ANSYS軟件，分

2、別采用SHELL51單元和PLANE82單元進(jìn)行有限元分析，計(jì)算得到各項(xiàng)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。將常規(guī)設(shè)計(jì)和采用SHELL51單元分析設(shè)計(jì)的結(jié)果比較，兩種計(jì)算結(jié)果的應(yīng)力相差最大8.1％，且采用SHELL51分析的結(jié)果偏小，DN4216mm的膨脹節(jié)采用常規(guī)設(shè)計(jì)是可行的。通過(guò)比較兩種分析設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)膨脹節(jié)設(shè)計(jì)起主要作用的兩個(gè)應(yīng)力σ1和σR的計(jì)算結(jié)果分別相差7.1％、7.7％，在工程設(shè)計(jì)中采用兩種單元類型對(duì)膨脹節(jié)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的差異不大。
　　

3、2、對(duì)膨脹節(jié)波高h(yuǎn)、波距W和壁厚S三個(gè)主要波形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化過(guò)程中提出在同一界面內(nèi)建立兩個(gè)相互獨(dú)立的膨脹節(jié)模型的建模方法，再分別施加內(nèi)壓和軸向位移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種工況的同時(shí)優(yōu)化，優(yōu)化后膨脹節(jié)的總體積減少了31.0％。
　　 3、對(duì)DN2200mm的萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)進(jìn)行有限元分析，并通過(guò)JB4732標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行分類并校核，評(píng)定膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足工況要求。
　　 4、對(duì)兩種萬(wàn)向環(huán)進(jìn)行等質(zhì)量承載能力比較，方形萬(wàn)向