基于ASME Ⅷ-2的外压波纹管分析计算.pdf

基于 ASMEⅧ 一2的外压波纹管分析计算 李志平 ，段成红 (北京化工大学 机电工程学院，北京 100029) 摘 要：强度、疲劳与稳定性是波纹管的主要力学性能指标，在波纹管设计过程中必须全面考虑。建 立外压和轴向拉伸位移作用下的波纹管有限元模型，采用ASMEⅧ 一2中极限载荷分析、屈曲分析 以及弹塑性疲劳分析方法进行计算。结果表明，极限载荷分析可以较为准确地确定波纹管的极限 载荷，且对波纹管设计参数和结构尺寸没有限制；屈曲分析可以确定波纹管失稳上限载荷；弹塑性 疲劳分析可以预测波纹管的失效位置和疲劳寿命。本文的计算研究对波纹管设计具有一定的参考 价值。 关键词：外压波纹管；极限载荷分析；屈曲分析；弹塑性疲劳分析 中图分类号：TH123；TH703．2 文献标志码：A 文章编号 ：1001—4837(2016)02—0042—05 doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2016．02．007 Design byAnalysisforBellowsunderExternalPressure BasingonASME VII——2 LIZhi—ping，DUAN Cheng—hong (CollegeofMechanicalEngineering，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China) Abstract：Strength，fatigueand stabilityarethemainmechanicalperformanceofbellows，andmustbe fullyconsideredinthedesignprocess．Thefiniteelementmodelofbellowsunderexternalpressureandax． ialextension loadsisestablished，and limit—loadanalysis，bucklinganalysisand elastic-plasticfatigue analysisofASMEⅧ 一2areapplied．Theanalysisresultsshowthatlimit—loadanalysiscanaccuratelyde． temr inethelimitloadofthebellows，andhavenorestrictionon design parametersand structuraldimen— sionsofthebellows；bucklinganalysiscandetemr inethebellows bucklinglimitload：elastic—plasticfa． tigueanalysiscanpredictfailurepositionandthefatiguelifeofthebellows．Theresultsofthestudyhave acertainreferencevaluefordesigningbellows． Key words：externalpressured bellows；limit—load analysis；buckling analysis；elastic—plastic fatiug e analysis 移的挠性原件。强度、疲劳和稳定性是波纹管最 0 引言 基础的性能指标，对此前人进行了大量研究，但大 多集中在 内压波纹管方面 卜 ，外压很少涉及。 波纹管是依靠 自身变形补偿管道或设备热位 由于外压轴向型波纹管膨胀节具有 自导向、自疏 · 42 · 第33卷第2期 压 力 容 器 总第279期 水、补偿量大、无柱失稳等特点，因此被广泛应用