完善液体火箭发动机燃气摇摆装置中增强S型波纹管组件的疲劳寿命评估方法,提高其疲劳寿命预测精度,是发展可重复使用液体火箭发动机的重要课题之一。针对多层增强S型波纹管,为了计算其液压成形后的实际寿命数据,了解成形工艺对其疲劳寿命的影响,提出一种充分考虑成形制备过程对结构不同区域几何构型和材料力学性能造成差异化影响后的波纹管疲劳寿命分析方法。该方法基于成形仿真和材料拉伸试验结果,构建实际波纹管有限元模型并进行三维仿真分析,得到其在高内压和不同摆动工况下结构危险点的循环载荷信息,并根据波纹管结构的低周疲劳失效特点采用子午向应力应变数据,以及经过平均应力应变修正的Manson-Coffin(M-C)公式对波纹管的循环寿命进行估算和对比分析。结果表明:波纹管疲劳寿命薄弱点位置和大小均与循环摆角有关;在预测计算中...

U型波纹管是现代管道系统中最常见的一种位移补偿器,它由环板和具有正、负GaUss曲率的半圆环壳组成,在管道所传输的介质的压力作用下会发生屈曲.其中环向屈曲最为复杂,精确的理论分析非常困难,有限元分析也不多见.作者在分析前人工作的基础上,以圆环壳段为单元(特定的旋转壳段单元,能自动退化成环板单元),限于弹性范围和线性化特征值问题,对介质压力作用下U型波纹管及其相关结构(圆环板、圆环壳、半圆环壳)的环向屈曲问题进行了分析.考虑了结构屈曲前的弯曲,计及压力的二次势能,导出的应力刚度矩阵和载荷刚度矩阵是非对称的.全部工作分为三部分:(Ⅰ) 基本方程,环板的屈曲;(Ⅱ) 圆环壳、半圆环壳的屈曲;(Ⅲ) 波纹管平面失稳的机理.本文为第一部分,除推导公式外,对不同边界和不同内外径之比的环板在径向均匀压力作用下的环向屈曲进行了...

采用新的小参数、将摄动法和有限元法相结合,研究了复合载荷作用下波纹管横向非线性弯曲的位移和应力分布.小参数为结构环向应变的均方根.将节点位移摄动展开,并以复合载荷的等效节点载荷为参考载荷,将其公共系数1摄动展开.由此划分载荷的级别、建立各级载荷和相应位移的关系,避免了常规的迭代运算.算例为一考虑自重的U型波纹管在注满水时的横向非线性弯曲问题.计算表明,波纹管的挠度和膜应力有非常显著的非线性效应;当最大挠度与壁厚之比达到5.1后本法将失效.本法在摄动小参数的选取和复合载荷的处理上有特色,能解决较大的挠度问题.