多层波纹管补偿器有限元数值分析

多层波纹管补偿器有限元数值分析

波纹管补偿器是一种复杂的轴对称薄壁壳体结构。在正常工作压力下，波纹管补偿器的变形在线弹性范围内。当吸收位移变形或受超压时，波纹管补偿器的形状改变了实际的力学模型；另一方面，波纹管补偿器的波峰和波谷附近的部分实际上处于弹塑性变形区。波纹管补偿器的数学模型包括几何非线性和材料非线性。在多层加筋波纹管补偿器的工作状态下，波纹管补偿器层间的接触以及创新服务环与波纹管补偿器之间的接触使其处于非线性状态。因此，多层增强波纹管补偿器是一种高度非线性的结构.

用有限元法求解几何和材料的非线性问题，模型简化和理论假设比力学分析方法少，但结果比力学分析方法更详细，有限元接触分析方法可以模拟波纹管补偿器各层间的相互作用，在模拟层间的位错、分离和滑移状态时符合实际情况，符合多层波纹管补偿器结构的实际情况。

通过分析和讨论，可以得出以下结论：

主要结果如下：1)在压力和位移的共同作用下，波纹管补偿器与加固段之间的非接触边界点和波峰为弹塑性变形区和侧壁弹性变形区。

2)波纹管补偿器的几何形状在吸收轴向位移后发生变化，成为近似欧米茄波，压力承载力相对提高，从而减小了加固环的应力，由于多层波纹管补偿器各层的复杂应力条件和位移，环向膜应力值略高于仅在内压作用下的应力值。

3)由于波纹管补偿器的内压载荷作用下侧壁的隆起变形和位移载荷，波纹管补偿器的外壁与喷嘴之间的接触会形成局部应力集中，从而影响波纹管补偿器的实际使用寿命，特别是当波纹管补偿器壁厚较薄时，应避免尖角接触，喷管应进行倒转处理。

4)对于加筋波纹管补偿器，波纹管与加固段之间的非接触边界点和波峰是含有塑性应变的高应力区，侧壁仍处于弹性变形区的低应力区，波峰的内部部分在波峰低时容易积聚液体，当波纹管内输送介质含有腐蚀性物质时，极易在上述高应力区引起应力腐蚀失效，导致波纹管补偿器早期失效。

多层波纹管补偿器有限元数值分析