不銹鋼金屬軟管是工程技術(shù)中重要的連接構(gòu)件，由不銹鋼波紋柔性管、網(wǎng)套和接頭結(jié)合而成。在各種輸氣、輸液管路系統(tǒng)。以及長(zhǎng)度、溫度、位置和角度補(bǔ)償系統(tǒng)中作為補(bǔ)償元件、密封元件、連接元件以及減震元件，應(yīng)用于航空航天、石油化工、礦山電子、機(jī)械造船、醫(yī)療衛(wèi)生、輕紡電子、能源建筑等各領(lǐng)域。
隨著金屬軟管應(yīng)用的推廣，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能分析，了解其工作機(jī)理，被提上了重要日程。本文在對(duì)帶過(guò)渡波金屬軟管結(jié)構(gòu)和材料特性研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合非線性有限元理論，在 ANSYS 有限元分析軟件平臺(tái)上利用 APDL 語(yǔ)言，建立了參數(shù)化的帶過(guò)渡波金屬軟管靜力學(xué)有限元模型和動(dòng)力學(xué)有限元模型，通過(guò)對(duì)有限元分析計(jì)算與試驗(yàn)分析比較相結(jié)合，對(duì)金屬軟管的靜力學(xué)性能和動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了詳盡的分析，并分別研究了過(guò)渡波對(duì)金屬軟管中的波紋管和網(wǎng)套的影響，以及過(guò)渡波的主要幾何參數(shù)對(duì)波紋管和網(wǎng)套力學(xué)性能的影響，此外還研究了網(wǎng)套與波紋管之間的間隙對(duì)網(wǎng)套力學(xué)性能的影響以及網(wǎng)套受到拉伸變形時(shí)鋼絲的變形機(jī)理和波紋管與網(wǎng)套之間的作用機(jī)理。得到了一套帶過(guò)渡波金屬軟管靜動(dòng)力特性分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專用分析軟件，為全面了解金屬軟管的力學(xué)性能、提高金屬軟管的設(shè)計(jì)質(zhì)量以及拓寬金屬軟管的使用領(lǐng)域提供了理論依據(jù)。從研究中得到了以下創(chuàng)新性結(jié)論：1._提出了過(guò)渡波的有限元建模方法，使得金屬軟管的有限元模型更合理、準(zhǔn)確。2．通過(guò)對(duì)金屬軟管靜力分析，找到了金屬軟管在承受拉伸、壓縮、彎曲、錯(cuò)動(dòng)變形時(shí)的_應(yīng)力區(qū)，即危險(xiǎn)區(qū)域，給工程設(shè)計(jì)人員對(duì)金屬軟管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了借鑒。3．在承受拉壓變形時(shí)，金屬軟管的_應(yīng)力值出現(xiàn)在網(wǎng)套鋼絲的與過(guò)渡波耦合處。波紋管與網(wǎng)套相比，波紋管上的應(yīng)力略小于網(wǎng)套的應(yīng)力，故金屬軟管先行從網(wǎng)套開(kāi)始破壞，隨著拉伸力的不斷增大，波紋管先從靠近過(guò)渡波處的整波的波谷處_先破壞，這一結(jié)論與試驗(yàn)結(jié)論相符。通過(guò)對(duì)帶過(guò)渡波金屬軟管在受橫向彎曲和橫向錯(cuò)動(dòng)力的分析，找到了金屬軟管的_應(yīng)力分布區(qū)域，以及應(yīng)力分部規(guī)律，對(duì)于金屬軟管的生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供了很好的借鑒。4．通過(guò)對(duì)帶過(guò)渡波金屬軟管的動(dòng)力分析，找到了其應(yīng)力_值出現(xiàn)的73時(shí)刻和應(yīng)力_區(qū)域；并且計(jì)算出了金屬軟管的振頻和振型。帶過(guò)渡波金屬軟管在承受瞬態(tài)振動(dòng)時(shí)，如果為一個(gè)過(guò)渡波，應(yīng)力_值出現(xiàn)在兩端過(guò)渡波和整波波谷處，如果為兩個(gè)過(guò)渡波，_應(yīng)力出現(xiàn)在_個(gè)過(guò)渡波和_個(gè)整波連接的波谷處，過(guò)渡波的存在使得波紋管的_應(yīng)力出現(xiàn)處前移，可以_的保護(hù)端部連接部件。當(dāng)金屬軟管承受振動(dòng)沖擊時(shí)，網(wǎng)套_先破壞，而波紋管破壞處出現(xiàn)在端部_個(gè)整波或靠近整波的過(guò)渡波波谷處。這一結(jié)論與試驗(yàn)相符。
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