波紋管失穩(wěn)的機理及分析方法
波紋管在內(nèi)壓作用下失穩(wěn)是常見的失效現(xiàn)象?！睹绹?a href="http://m.erylhr.cn/pzj/">膨脹節(jié)制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)》（EJMA）將波紋管的失穩(wěn)分為柱失穩(wěn)和平面失穩(wěn)兩種形式，并給出了設(shè)計內(nèi)壓的計算公式。與標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)力計算公式由殼體彈性理論的解導(dǎo)出不同，這兩個公式的依據(jù)出自人為假設(shè)，屬于經(jīng)驗公式。這種人為設(shè)想的失效機理是否合理、公式的誤差范圍有多大還需研究。有限元分析對波紋管的失穩(wěn)機理進行了探討，給出用非線性屈曲計算內(nèi)壓的方法，并用該方法對一些復(fù)雜條件下的失穩(wěn)問題進行了計算分析。
有限元軟件一般提供兩種失穩(wěn)分析方法，即特征值屈曲分析和非線性屈曲分析。特征值法是彈性分析，不能用于出現(xiàn)塑性變形的結(jié)構(gòu)。由于波紋管的柱失穩(wěn)和平面失穩(wěn)都可能在塑性狀態(tài)下發(fā)生，因此需采用非線性屈曲分析，材料模型為彈性理想塑性體。
用該方法計算波紋管在位移狀態(tài)下的失穩(wěn)非常方便。對軸向位移可將有缺陷的波紋管拉、壓后計算，對橫向位移和角位移簡單—無需加初始缺陷可直接計算。
在10波中加中間管成為復(fù)式波紋管。有限元計算結(jié)果：中間管長200mm時內(nèi)壓為0.68MPa，長1500mm時內(nèi)壓為0.61MPa。這說明中間管增長內(nèi)壓將有所降低，而EJMA認(rèn)為中間管對內(nèi)壓無影響?？紤]到柱失穩(wěn)是波紋管發(fā)生的是彎曲變形，而中間管越長復(fù)式波紋管的橫向剛度越小，因易于發(fā)生變形致使內(nèi)壓降低也是合乎情理的。
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題一般比強度問題復(fù)雜，EJMA用簡單公式計算內(nèi)壓誤差較大，因此選用了較大的系數(shù)。為了提高設(shè)計水平可以用有限元計算內(nèi)壓。有限元的另一個優(yōu)點是對各種工況可用統(tǒng)一的方法處理，不必像用公式計算那樣引入各種繁雜的調(diào)整系統(tǒng)。有限元計算也有誤差，進一步發(fā)展有限元算法需要與試驗研究相結(jié)合，對計算模型或計算結(jié)果加以修正。
