超大型U形膨胀节成形模拟及强度与刚度分析
随着工业生产规模的不断扩大，大型甚至超大型膨胀节在工业生产上的应用逐渐增多，但目前关于超大型膨胀节的研究还比较少。本论文针对直径6米的超大型U形膨胀节，采用有限元法对其液压成形过程进行数值模拟，同时对膨胀节标准中的强度和轴向刚度计算公式进行分析。主要工作和结论如下: (1)对超大型U形膨胀节的液压成形过程进行数值模拟，与工程实际结构要求相比，数值模拟得到的膨胀节波高、波距和波峰厚度的误差均在工程允许范围内，表明采用有限元方法对超大型U形膨胀节进行液压成形数值模拟是可靠的。 (2)对压力和位移工况下的单层和双层超大型U形膨胀节按公式法进行应力计算，并采用有限元法进行应力分析，结果表明，与有限元计算结果相比，无论是单层膨胀节还是双层膨胀节，公式法计算出的应力值都有些偏差，但分析应力数值大小和偏差是否保守发现，对于直径达6米的膨胀节，采用标准中公式进行强度设计还是有效的。 (3)对超大型U形膨胀节进行公式法刚度计算和有限元刚度分析，并将计算结果与制造厂提供的刚度进行对比，发现刚度公式计算值偏大，其差值甚至超过50％，而有限元计算值较为接近。 (4)按照GB16749标准中刚度公式计算了公称直径1米至4米的膨胀节轴向刚度，同时采用有限元法对轴向刚度进行数值模拟，对比发现，对于直径大于2米的大型膨胀节，标准中刚度计算公式得到的轴向刚度明显偏大，为此定义了膨胀节刚度修正系数，分析了t/D、h/D、r/D对刚度修正系数的影响，拟合了刚度修正系数的函数表达式。
U形膨胀节;有限元法;数值模拟;轴向刚度
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
于洪杰
2021
中文
O354;TG404
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）