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预应力金属波纹管的非线性特性
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预应力金属波纹管的非线性特性

作者:www.13663285197.com  来源:预应力金属波纹管特性  发表时间:2018-07-24  浏览:0

   预应力金属波纹管的非线性特性既存在材料非线性,又存在几何非线性。对于多层预应力金属波纹管,层与层之间还存在接触。因此,预应力金属波纹管的有限元分析应建立在材料非线性、几何非线性和状态非线性的基础上。

  预应力金属波纹管的非线性特性

1、材料非线性

  预应力金属波纹管多由不锈钢制成,是一种典型的低循环高应力构件。在压力和位移的共同作用下,波峰、波谷的局部范围发生屈服和反向屈服。因此,必须考虑材料非线性(塑性)的影响。

  材料的塑性模型通常包括两个部分:屈服准则和硬化准则。普通弹塑性金属材料大多符合Mises屈服准则。描述金属材料硬化规律的理论有两种:各向同性硬化理论和随动硬化理论。某些单晶体符合各向同性硬化规律,而多晶体具有包兴格效应,符合随动硬化规律。

  为了使计算结果更准确地反映实际工况下预应力金属波纹管内的真实应力,建立预应力金属波纹管有限元模型时选用随动硬化准则。

  液压成形的预应力金属波纹管实际壁厚沿半波子午向的分布是不均匀的,波谷处的管壁较厚,波峰处较薄,而侧壁部分材料厚度变化较小。在对预应力金属波纹管进行有限元分析时,出于实用目的,一般采用一致壁厚建立几何模型。

  

2、几何非线性

  预应力金属波纹管是典型的薄壁壳体结构,在工作状态下的伸缩变形是一种复杂的非线性变形。由于预应力金属波纹管的单波拉伸位移量远大于预应力金属波纹管壁厚,而波纹侧壁存在较大的转动,在大多数工况下处于大变形范围,当板壳所受面内薄膜压力较大时,应变与位移关系的几何方程是非线性的。

  按照几何非线性理论,结构的刚度不但取决于结构材料与初始构形,而且很大程度上取决于受载后的应力分布、位移,有时还与载荷有关,结构刚度是随受载情况而变化的。

  

3、状态非线性

  由于结构所处状态的不同引起结构响应的非线性称为状态非线性。接触是最为典型的状态非线性问题,具有高度的非线性。当预应力金属波纹管为多层时,层与层之间存在接触,则必须考虑状态非线性。

  

4、非线性屈曲分析

  ANSYS的非线性屈曲分析是用一种逐渐增加载荷的非线性静力分析技术,求得使结构开始变得不稳定的临界载荷。在逐渐增加载荷的过程中,当在某个给定的载荷时的解不收敛,即产生了一个”负主对角”信息,这意味着所施加的载荷达到或超过了屈曲载荷。使用非线性技术,模型中就可以包括诸如初始缺陷、塑性行为、间隙、大变形响应等特征,这和实际结构比较接近。

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