膨脹節(jié)在各個行業(yè)的廣泛應用

隨著管道膨脹節(jié)在各個行業(yè)的廣泛應用，在一些特殊應用場合，對其某些性能指標提出了較高的要求，如在波紋管總長固定下對軸向剛度有苛刻要求的場合，由于管道波紋管膨脹節(jié)的單波軸向剛度與波高立方成反比，設(shè)計方案選為高波高、薄壁、多層結(jié)構(gòu)。試驗發(fā)現(xiàn)，對于直徑較大的高波高、薄壁、多層結(jié)構(gòu)膨脹節(jié)承受壓力時會出現(xiàn)側(cè)壁鼓脹，側(cè)壁環(huán)板區(qū)域出現(xiàn)較大變形，中點撓度值較大。通過有限元應力分析可知，側(cè)壁環(huán)板處為高應力區(qū)，等效Mises應力較大，*先出現(xiàn)屈服。同時波峰、波谷處于低應力區(qū)，此后隨著壓力的逐漸增大屈服區(qū)域向波谷和波峰兩側(cè)擴展。
我們主要通過基于有限元的側(cè)壁鼓脹模擬分析，探討對于高波高、薄壁、多層結(jié)構(gòu)膨脹節(jié)設(shè)計時子午向剛度的校核，從而使得一些特殊設(shè)計結(jié)構(gòu)的膨脹節(jié)在滿足強度條件的基礎(chǔ)上，側(cè)壁環(huán)保不能有較大的變形和較大區(qū)域的屈服，設(shè)計滿足位移補償和疲勞壽命的要求。
薄壁膨脹節(jié)在高壓力下的側(cè)壁鼓脹是子午向剛度不足的表現(xiàn)，標準中未曾設(shè)計膨脹節(jié)子午向的剛度校核，顯然對于一些特殊性能要求的膨脹節(jié)設(shè)計時考慮其子午向剛度校核從而避免側(cè)壁出現(xiàn)嚴重鼓脹具有一定意義。
針對平面失穩(wěn)而言，在膨脹節(jié)出廠水壓試驗中，要求1.5倍的設(shè)計壓力包含溫度修正下，管道金屬膨脹節(jié)不失穩(wěn)；在極限承壓試驗中，EJMA標準對兩端固支承內(nèi)壓膨脹節(jié)平面失穩(wěn)**系數(shù)取為1.75，將側(cè)壁鼓脹的**裕度同樣取為1.75。
結(jié)合直梁模擬對管道膨脹節(jié)的側(cè)壁鼓脹問題進行了初步的探討，提出了基于直梁模型的膨脹節(jié)子午向剛度校核方程，從而得出側(cè)壁鼓脹極限設(shè)計內(nèi)壓表達式。針對側(cè)壁鼓脹形式的子午向屈服對膨脹節(jié)使用性能的影響及子午向剛度的更為合理校核，需要多膨脹節(jié)研究學者參與使之完善。

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