膨脹節(jié)在各個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用
隨著管道膨脹節(jié)在各個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)其某些性能指標(biāo)提出了較高的要求，如在波紋管總長(zhǎng)固定下對(duì)軸向剛度有苛刻要求的場(chǎng)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(jì)方案選為高波高、薄壁、多層結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)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(shí)會(huì)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(diǎn)撓度值較大。通過有限元應(yīng)力分析可知，側(cè)壁環(huán)板處為高應(yīng)力區(qū)，等效Mises應(yīng)力較大，*先出現(xiàn)屈服。同時(shí)波峰、波谷處于低應(yīng)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(kuò)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(duì)于高波高、薄壁、多層結(jié)構(gòu)膨脹節(jié)設(shè)計(jì)時(shí)子午向剛度的校核，從而使得一些特殊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的膨脹節(jié)在滿足強(qiáng)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(jì)滿足位移補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)中未曾設(shè)計(jì)膨脹節(jié)子午向的剛度校核，顯然對(duì)于一些特殊性能要求的膨脹節(jié)設(shè)計(jì)時(shí)考慮其子午向剛度校核從而避免側(cè)壁出現(xiàn)嚴(yán)重鼓脹具有一定意義。
針對(duì)平面失穩(wěn)而言，在膨脹節(jié)出廠水壓試驗(yàn)中，要求1.5倍的設(shè)計(jì)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(yàn)中，EJMA標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(duì)管道膨脹節(jié)的側(cè)壁鼓脹問題進(jìn)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(jì)內(nèi)壓表達(dá)式。針對(duì)側(cè)壁鼓脹形式的子午向屈服對(duì)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(xué)者參與使之完善。
