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金属波纹管虚拟实验系统的开发
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摘要
金属波纹管是一种外表面呈波纹状的圆筒形薄壁管件,出现及应用至今己经有了一百多年的历史。随着现代工业和科学技术的发展,金属波纹管应用领域不断的扩大,并日渐成为一种重要器件。金属波纹管应用至今,其技术标准几近完善,产品质量也有很大提高,但高速发展的现代化工业对金属波纹管的技术标准及质量提出了的更高的要求。传统金属波纹管在设计研发阶段存在着研发周期长、试验样件多等诸多时间和材料浪费的问题,缩短金属波纹管产品研发周期与提高其工艺水平也就成为当前研究的热点,因此对金属波纹管设计的可靠性及其效率的研究具有重要意义。
     本文针对传统金属波纹管设计研发效率低的弊端,引用虚拟设计理念,在Ansys软件平台上运用VC++编程语言进行二次开发,建立金属波纹管的虚拟实验系统。该虚拟实验系统能够自动化的完成虚拟实验的工作流程,提取分析中所需的结果,对其是否满足工作特性进行判断。
     利用初步建立的金属波纹管虚拟实验系统对金属波纹管进行自动化的可靠性分析。将其可靠性分析分为刚度、平面失稳、柱状失稳、疲劳四个部分,分别对其进行虚拟实验分析,并将虚拟实验分析得到的结果与实际中的试验结果进行比较,通过对Ansys分析中的参数设置进行调整来提高此系统的分析精度。
Metal bellows is cylindrical thin-walled tube with the corrugated outer surface, theemergence and application has already had one hundred years of history. With thedevelopment of modern industry and science and technology, the applications of metalbellows continue to expand, and it is becoming an important device. So far, thetechnical standards almost perfect, the product quality has been improved greatly, but therapid development of modern industrial put forward higher requirements on the technicalstandards and quality of the metal bellows. Traditional design and development phase ofmetal bellows has many of disadvantage: the long development cycle and a large numberof test sample which makes a lot of time and material wasted, so how to short the productdevelopment cycle of metal bellows and improve the level of technology has become ahot topic of current researching, therefore, it is important to study on the design reliabilityand efficiency of metal bellows.
     In this paper, against the drawbacks of low efficiency in traditional design anddevelopment of metal bellows, the virtual design concept is referenced, using VC++programming language on the Ansys software platform for secondary development, thevirtual experimental system of metal bellows is established. The virtual experimentsystem can complete of the work processes of the virtual experiment automatically andextract the result which is needed in analyzing, at last, the result is judged whether or notto meet the operating characteristics.
     The initial established virtual experiment system is used to do the reliability analysisof metal bellows automatically. The reliability analysis is divided into four parts: stiffness,plane instability, columnar instability and fatigue, with respect to their virtualexperimental analysis, and the results is compared between virtual experiment and actualexperiment,the accuracy of the analysis of this system is improved by adjusting theparameter of Ansys analysis.
引文
[1]徐中华,买买提明·艾尼,程伟. S型焊接金属波纹管疲劳寿命的有限元分析[J].压力容器,2009, 26(2): 1-25.
    [2]董世章.国外金属波纹管发展概况[J].仪表技术与传感器, 1974.3:1-5.
    [3]王悦.机械密封焊接金属波纹管波片力学性能分析及结构优化[D].兰州:兰州理工大学机械工程工学硕士学位论文, 2008: 5.
    [4]何志勇,周云端. UG二次开发在波纹管设计中的应用[J].火箭推进, 2010,36(3): 33-38.
    [5]黄乃宁.特种金属波纹管研制[D].沈阳:沈阳工业大学机械工程工学硕士学位论文,2003:16-17.
    [6]袁磊.金属波纹管静密封技术研究[D].南京:南京理工大学机械工程工学硕士学位论文,2008:6-7.
    [7] William P. Schonberga, Phillip A. Beasleya, Gerald R. Guinnb, Alan J. Beanb.Static testing ofU-shaped formed metal bellows[J]. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 1990,41(2):207-226.
    [8]陈正标.高参数波纹金属软管技术研究[D].南京:东南大学机械工程学科工学硕士学位论文, 2008:1-6.
    [9]杨义俊.基于ANSYS的金属软管非线性有限元应力分析[D].南京:南京航空航天大学机械设计及理论工学硕士学位论文,2004:1.
    [10]孔令箭,谢玮.有限元分析在波纹管补偿器中的应用[J].机械管理开发, 2011,119(1): 94-95.
    [11]王佳.金属波纹管的应用与设计计算[J].机械制造, 1991, 4: 19-20.
    [12]张静,丁雪兴,黄义仿,等.干气密封焊接金属波纹管的结构动态分析[J].化工机械, 2010,37(2): 183-185.
    [13] Hu Liang. Problem of U-shaped bellows with nonlinear deformation of large axisymmetricaldeflection(1)-counting nonlinear deformations of ring shells and compressed angle of bellows[J].APPT. Math.(English edn), 1993, 14(3): 253-267.
    [14]冯强,沈精虎.基于Pro/ENGINEER常用机构库的机构快速设计[J].机械, 2011,38(6):14-17.
    [15]陈红扣.阀门用金属波纹管力学特性研究[J].石油化工装备, 2008, 37(6): 20-23.
    [16]曹文晖,於孝春.波纹管失效故障树分析[J].化工装备技术, 2010, 31(2): 8-10.
    [17]史晓凌,徐鸿,寿比南.波纹管在扭转载荷下的稳定性分析[J].压力容器, 2002,19(7): 8-12.
    [18]谭晶莹,李志安,金丹,等.波纹换热管强度研究[J].湖南理工学院学报(自然科学版),2009, 22(2): 39-41.
    [19]黄乃宁,宋林红,魏国俭,等.阀门用金属波纹管疲劳寿命的有限元分析[J].阀门,2008,5:30-34.
    [20]李斌,董为民.球磨机系列化设计中参数化有限元分析的应用[J].新技术新工艺, 10:49-51.
    [21]陈宗帖.基于ANSYS的磨床参数化分析系统[D].广西:广西大学硕士学位论文, 2007:1-4.
    [22]王秋忠.管式加热炉钢结构有限元分析及优化设计系统[D].秦皇岛:燕山大学机械设计工学硕士学位论文, 2010:59-69.
    [23]汪伟.长江中下游通航要素信息数据库的研究[D].武汉:武汉理工大学交通信息工程及控制工学硕士学位论文, 2011:13-14.
    [24]贺剑锋,许俐,严俊武.红外干扰弹干扰性能测试系统[J].兵工自动化,2011,30(6): 84-86.
    [25]李耀麟,张吕彦.虚拟实验的研究现状及其发展前景[J].陇东学院学报,2009,20(2):118-121.
    [26]刘斌,曾达幸.加热炉结构分析与优化系统开发[J].机械与电子, 2011, 5: 532 -533.
    [27]刘岩,段玫.碟形金属波纹管的轴向刚度研究[J].压力容器, 2007, 24(1): 8-11.
    [28]博弈创作室. APDL参数化有限元分析技术及其应用实例[M].北京:中国水利水电出版社,2004:19.
    [29]刘洁,张和平,王丽娟.基于Visual C++的ANSYS参数化设计[J].机电工程技术,2003,32(5):83-84.
    [30]时虹,袁境,严厚明.浅谈有限元分析中划分网格的技巧[J].装配制造技术, 2010, 11: 143.
    [31]谢俊,郭洪锍,陈炜,等.基于ANSYS和Fluent软件的导流管流场分析[J].机械设计与制造, 2008, 9: 70-72.
    [32]姜宏艳.金属波纹管机械密封中波纹管的有限元分析[D].北京:北京化工大学硕士学位论文, 2007: 11-13.
    [33]刘晓波,沈予洪.基于APDL语言的参数化建模技术[J].电脑学习, 2005,3:45-47.
    [34]邱向荣,陈炽坤.基于VB的ANSYS二次开发在起重机设计中的应用[J].起重运输机械,2007, 5: 41-43.
    [35]刘施,曾海泉.基于ANSYS的螺旋状预埋件的参数化建模与分析[J].机械工程与自动化,2008, 149(4): 66-68.
    [36]记玉新.基于APDL语言描述法的龙门起重机结构参数化建模过程[J].机电技术,2010,2:153-155.
    [37]万宏强,汪亮,刘扬,等.基于ANSYS的U型波纹管参数计算与分析[J].西安工业大学学报,2008, 28(2): 123-128.
    [38]姚楠.基于概念设计的金属螺旋波纹管成型机系统设计[D].长安:长安大学机械设计及理论工学硕士学位论文, 2010:18-19.
    [39]顾广瑞.波纹膨胀节的研究与设计[J].仪表技术与传感器, 1991, 2: 6-8.
    [40]田晓涛.多层波纹管及膨胀节的有限元分析研究[D].上海:上海大学工程力学学科工学硕士论文, 2006:6-10.
    [41]王雪.基于三次样条曲线的微型齿轮齿廓设计方法研究[D].南京,南京航空航天大学机械设计及理论工学硕士学位论文, 2007: 41-42.
    [42] Wang Z. Influence of Wall-thickness Variation on Nonlinear Behavior U-shaped Calculations byIteration Method Integral Equation and Gradient Method[J]. Communications in NummericalMethods in Engineer, 1999, 15(3): 69-73.
    [43]杨义俊,王心丰.多层波纹管非线性有限元应力分析[J].压力容器, 2003, 20(9): 13-16.
    [44]苏岚,王先进,唐荻,等.有限元法处理金属塑性成型过程的接触问题[J]. 2000,7(4):12-15.
    [45]平丽浩,王长武,李良军.四点接触球轴承的接触问题研究[J].南京理工大学学报(自然科学版), 2007,31(4):458-461.
    [46]苏春峰,艾延廷,娄小宝.接触非线性仿真中接触刚度因子选取的方法研究[J].2009,26(3):5-9.
    [47]马国华,胡桂.滚动轴承弹性接触问题的数值计算[J].轴承, 2005, 1:1-3.
    [48] Li Tingxin, Luo tianxiang, Li Tianxiang, Movement stress of bellows subjected to displacementloading of various kinds[J]. International Journal of Pressure Vessels and Piping,1995,62(2):171-177.
    [49]牛玉华,魏晓汉,杨瑛,等.负压或真空条件下形波纹管的计算研究[J]. 2010,27(8):13-18.
    [50]安源胜,蔡仁良,何骁,等.机械密封用焊接金属波纹管刚度的计算方法[J].化工装备技术,2001,22(1):40-41.
    [51] K. Tsukimori, K. IwataJames, The buckling behavior of U-shaped bellows under pressureloads[J]. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 1990,44(3):365-380.
    [52] K.Iwata, K.Tsukimore. A symmetric load-stiffness matrix for buckling analysis of shellstructures under pressure loads[J]. International Journal of Pressure Vessels andPiping,1991,45(1):101-120.
    [53]朱卫平. U型波纹管及相关结构环向屈曲的有限元分析(Ⅲ)—波纹管平面失稳的机理[J].应用力学学报, 2003,20(2): 152-154.
    [54]陶健,李忠学.高层钢结构中的荷载效应研究[J].低温建筑技术, 2011,33(1):70-72.
    [55]王新敏. Ansys工程结构数值分析[M].北京:人民交通出版社, 2007.10:410-429.
    [56] Qian Yi, Chen Longgen, Failure analysis of bellows under external pressure loadings[J].International Journal of Pressure Vessels and Piping,1994,57(3):321-325.
    [57] C. Becht IV. Fatigue of bellows a new design approach [J]. International Journal of PressureVessels and Piping, 2000, 77(13): 843-850.
    [58]田坤,竺长安. U形波纹管疲劳寿命研究[J].传感器与微系统, 2011,30(2): 17-19.
    [59]于长波,王建军,李楚林,等.多层U形波纹管的疲劳寿命有限元分析[J].压力容器,2008,25(2),23-27.
    [60]宋林红,黄乃宁,马明轩,等.金属波纹管疲劳寿命的有限元分析[J].管道技术与设备,2008, 3: 16-18.

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