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金属波纹管的疲劳寿命的分析方法
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金属波纹管的疲劳寿命的分析方法

作者:金属波纹管分析  来源:金属波纹管疲劳寿命  发表时间:2018-02-23  浏览:0

   选用某金属波纹管产品进行相关疲劳寿命和可靠性分析。

    •   金属波纹管几何尺寸:外径25.5 mm,内径15.5 mm,单层壁厚0.16 mm,层数2 层,波距2.5 mm,波厚1.5 mm,波数21个,有效波纹长度52.5 mm,总长63.5 mm;
    •   金属波纹管材料:奥氏体不锈钢022Crl7Nil2M02;
    •   工作环境:内压 O.5 MPa,轴向位移±8 mm。

  由于金属波纹管有效波纹长度是其外径的2.06倍,大于EJMA建议的 1.3倍关系,为了保证它在工作时有可靠的稳定性,在波纹管内部设置了导向零件一。

  本文分别应用EJMA法和有限元法对金属波纹管进行疲劳寿命计算,并进行试验验证。

  

EJMA法计算金属波纹管的疲劳寿命

  目前国内对于金属波纹管疲劳寿命计算最常用的方法是EJMA法,该计算方法适用于设计温度低于425℃的成形态奥氏体不锈钢,能够满足常规金属波纹管的疲劳寿命计算。但对于复杂工况或特种材料波纹管的疲劳寿命计算,EJMA法具有较大的局限性。对于本文研究的金属波纹管,应用EJMA疲劳寿命公式可以计算出它的平均疲劳寿命在13427次左右。通常为了保证波纹管可靠性,许用循环次数要有一定的安全系数,若安全系数过大,会使所设计的波纹管过于保守,结构偏重;若安全系数过小,则疲劳寿命不能满足设计要求,会导致波纹管发生疲劳破坏。

  

有限元法分析金属波纹管的疲劳寿命

  从几何构造上看,文中研究的金属波纹管属于回转薄壳轴对称形状。为了简化分析模型,将波纹管简化为轴对称模型进行仿真分析。采用四边形网格模型进行分析,共10800个网格单元,图示出波纹管轴对称有限元模型。

  根据材料失效前所经历的循环次数不同,高于5×104次的为高周疲劳区,低于5×104次的为低周疲劳区。在高周疲劳区的材料基本没有塑性变形,大多用应力寿命法(|s一Ⅳ法)进行分析;而低周疲劳区的材料则大都发生了塑性变形,影响其疲劳寿命的主要因素变成了应变幅,故大多用应变寿命法(E一Ⅳ法)进行分析。文中研究的金属波纹管设计疲劳寿命在5万次以内,属于低周疲劳寿命区。

本文关键词: 金属波纹管分析,金属波纹管疲劳寿命,金属波纹管寿命分析

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