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)。以及長度、溫度、位置和角度補償系統(tǒng)中作為補償元件、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，對其進行力學性能分析，了解其工作機理，被提上了重要日程。本文在對帶過渡波金屬軟管結(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上利用 APDL 語言，建立了參數(shù)化的帶過渡波金屬軟管靜力學有限元模型和動力學有限元模型，通過對有限元分析計算與試驗分析比較相結(jié)合，對金屬軟管的靜力學性能和動力學性能進行了詳盡的分析，并分別研究了過渡波對金屬軟管中的波紋管和網(wǎng)套的影響，以及過渡波的主要幾何參數(shù)對波紋管和網(wǎng)套力學性能的影響，此外還研究了網(wǎng)套與波紋管之間的間隙對網(wǎng)套力學性能的影響以及網(wǎng)套受到拉伸變形時鋼絲的變形機理和波紋管與網(wǎng)套之間的作用機理。得到了一套帶過渡波金屬軟管靜動力特性分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計的專用分析軟件，為全面了解金屬軟管的力學性能、提高金屬軟管的設(shè)計質(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、準確。2．通過對金屬軟管靜力分析，找到了金屬軟管在承受拉伸、壓縮、彎曲、錯動變形時的_應(yīng)力區(qū)，即危險區(qū)域，給工程設(shè)計人員對金屬軟管進行優(yōu)化設(shè)計提供了借鑒。3．在承受拉壓變形時，金屬軟管的_應(yīng)力值出現(xiàn)在網(wǎng)套鋼絲的與過渡波耦合處。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)套開始破壞，隨著拉伸力的不斷增大，波紋管先從靠近過渡波處的整波的波谷處_先破壞，這一結(jié)論與試驗結(jié)論相符。通過對帶過渡波金屬軟管在受橫向彎曲和橫向錯動力的分析，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，對于金屬軟管的生產(chǎn)設(shè)計提供了很好的借鑒。4．通過對帶過渡波金屬軟管的動力分析，找到了其應(yīng)力_值出現(xiàn)的73時刻和應(yīng)力_區(qū)域；并且計算出了金屬軟管的振頻和振型。帶過渡波金屬軟管在承受瞬態(tài)振動時，如果為一個過渡波，應(yīng)力_值出現(xiàn)在兩端過渡波和整波波谷處，如果為兩個過渡波，_應(yīng)力出現(xiàn)在_個過渡波和_個整波連接的波谷處，過渡波的存在使得波紋管的_應(yīng)力出現(xiàn)處前移，可以_的保護端部連接部件。當金屬軟管承受振動沖擊時，網(wǎng)套_先破壞，而波紋管破壞處出現(xiàn)在端部_個整波或靠近整波的過渡波波谷處。這一結(jié)論與試驗相符。
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