塑料波纹管的受力研究

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塑料波纹管的受力研究

发布时间: 2018-04-02文章分类: 塑料波纹管问题 来源:衡光波纹管

塑料波纹管的受力研究大多是针对单层塑料波纹管,EJMA标准中的多层塑料波纹管计算公式是假设各层独立起作用的,与实际情况有较大出入。

 多层塑料波纹管在绝大多数工况下,材料处于弹塑性大变形范围内,又存在着层间相互作用,还涉及边界非线性(接触)问题。

贾志刚等以ANSYS为设计平台,采用带有中间结点的四边形单元,层间选用了有3个节点的面-面接触单元,利用轴对称模型分析了多层U型塑料波纹管在内压及轴向位移作用下的应力分布及层间的相互作用,分析表明:双层塑料波纹管在内压作用下处于塑性状态,层间的接触面附近出现了明显的塑性区,但层间的相对滑移很小,贴合很好;3层塑料波纹管层间的接触面出现明显滑移,层间出现了较大面积的脱离。

为了降低对多层塑料波纹管的分析难度,对塑料波纹管的接触分析多采用轴对称的简化模型,但塑料波纹管所受的内压、轴向、横向和角向等载荷作用大多是非对称的,利用轴对称单元来分析,不宜消除几何形状的离散误差。

杨义俊等利用三维壳单元建模,柔体-柔体的面-面接触单元,使层间形成接触对,计算了双层塑料波纹管在轴向拉伸、内压和联合载荷下的应力分布,分析了在不同工况下的应力分布规律。由于层间关系的影响,内壁第一层受力过大,力传递到外壁已经很小,使内压工况下,内壁子午向应力和周向应力都比外壁大得多。

采用低阶单元分析多层塑料波纹管结构,分析网格稠密时,会出现接触单元太多,接触计算难以收敛的情况;分析网格稀疏时,又无法保证接触计算的精度。高阶单元在分析滑动接触问题时,出现较大误差的根本原因在于一般的高阶单元(如8节点等参元)具有多种不同的节点,在同样的应力作用下,高阶单元的不同节点具有不同的等效节点荷载,在接触分析中,如果出现非同类节点发生接触的情况,则会出现计算理论和实际情况相矛盾的问题,从而导致误差。陈军等以矩形非协调板单元为基础,构造了一种具有完全三阶位移场的平面高阶单元———四边形节点应变连续高阶单元,避免了一般高阶单元在计算滑动接触问题时的计算误差,保证接触计算精度和计算收敛性。

多层塑料波纹管层间的间隙对塑料波纹管受轴向拉伸时的结构应力影响不大,但对塑料波纹管单独受内压作用的结构应力影响较大,模拟层间的接触,保证接触计算精度、收敛性以及结构位移分析精度的问题。