为了深入探讨波纹管的力学特性,基于Sanders非线性薄壳理论,用有限元法对其进行了非轴对称几何非线性分析.由于选取两结点非协调曲边旋转壳单元作为离散单元,解决了某些波纹管因子午线曲率有突变而在求解上造成的困难.同时由于将所有物理量,包括非线性耦合项,均沿环向进行了Fourier展开,并通过适当的三角恒等式将非线性耦合项处理成"伪载荷".因此能够方便有效地解决任意子午线形状的波纹管在任意载荷作用下的几何非线性问题.

针对波纹管在一般弹性范围内可达到很大的位移,呈现较强非线性的特点,对温度载荷作用下的波纹管几何非线性问题进行有限元分析.基于Sanders小应变、中等转动薄壳理论,通过引入"伪载荷"而建立起一个形式简单、易于实施的迭代格式,并进行了数值求解.算例验证了理论推导和程序编制的正确性.文末对正温差、零温差和负温差作用下的波纹管进行应力分析,发现温度变化对波纹管波峰和波谷附近的应力有明显的影响,而对其环板中心附近的应力影响相对小些.