多層波紋管動態(tài)剛度的影響因素研究.pdf

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1、多層波紋管動態(tài)剛度的影響因素研究趙培，馬偉，余永健。楊明輝(河南科技大學(xué)河南省機械設(shè)計及傳動系統(tǒng)重點實驗室，河南洛陽471003)摘要：采用有限元分析軟件對多層無加強U型波紋管的動態(tài)特性進行了分析。利用參數(shù)化設(shè)計語言(APDL)建立了波紋管有限元模型并對其進行模態(tài)分析，分析了含夾層阻尼的多層波紋管的幾何參數(shù)，如波紋管的波高、波距、直徑、壁厚等對波紋管動態(tài)剛度的影響及其變化規(guī)律。通過振動試驗，驗證了有限元分析結(jié)果的正確性，其結(jié)果對波紋管的設(shè)計研究提供了一定的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：多層波紋管；模態(tài)分析；夾層阻尼；動態(tài)剛度中圖分類號：TH703．2；TB115文獻標識碼：A文章編號：1001—

2、4837(2012)01—0011—05doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2012．01．003ResearchonInfluencingFactorsofDynamicsStifnessofMulti——layerBellowsZHAOPei，MAWei，YUYong—jian，YANGMing—hui(HenanKeyLabforMachineryDesignandTransmissionSystem，HenanUniversityofScienceandTech—nology，Luoyang471003，China)Abstract：Thedynamic

3、characteristicsofthemuhi—layerunreinforcedU—shapedbellowswereanalyzedbyusingthefiniteelementanalysis．ThefiniteelementmodalofbellowswasbuiltbvAPDL．a(chǎn)nditsmodelsareanalysedwiththemoda1．Theeffectsondvnamicstiffnessofbellowanditschangeruleswerestudied，whichincludedthegeometricparametersofthemulti—la

4、yerbellowswiththeinterlayerdamped，suchaswaveheight，pitchofwave，diameter，wallthickness，etc．Throughthevibrationtest，theresultsofthefiniteelementanalysiswereverified．Theresultscanbeusedforthebellowsdesignandstudy．Keywords：multi—layerbellows；modalanalysis；interlayerdamping；dynamicstiffness度、強度、穩(wěn)定性和

5、疲勞壽命等J。由于計算條0引言件的限制，以往的研究多局限于剛度、強度和穩(wěn)定性，而且常常僅限于單層結(jié)構(gòu)。實際上，多層波紋多層波紋管作為一種連接和補償裝置在各行管的夾層阻尼材料特性和厚度、接觸狀態(tài)、層間阻業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，在管道和設(shè)備中起著減振、降尼材料的微動摩擦或滑動摩擦、波紋管結(jié)構(gòu)構(gòu)型噪、介質(zhì)隔離和熱補償?shù)茸饔貌?。波紋管本身(波紋管層數(shù)、波數(shù)、波形等)和幾何參數(shù)等，都是是一種較為復(fù)雜的薄壁殼體，其主要性能包括剛影響多層波紋管阻尼和剛度的重要因素?；痦椖浚簢易匀豢茖W(xué)基金(50975079)；河南科技大學(xué)青年科學(xué)研究基金(2008QN042)多層波紋管動態(tài)剛度的影響因素研究基于ANS

6、YS建立有限元分析模型，并對模型中質(zhì)量單元和波紋管殼體單元之間采用剛性單元進行模態(tài)分析，求出波紋管的固有頻率，而后計算連接。出波紋管的動態(tài)剛度，進而分析波紋管的幾何參1．2邊界條件的確定和模型的基本假設(shè)數(shù)和阻尼材料對多層波紋管動態(tài)剛度的影響，并(1)波紋管的邊界條件采用一端固定，一端通過振動試驗，驗證了有限元的分析結(jié)果。自由；(2)波紋管的結(jié)構(gòu)一般屬于大變形、小應(yīng)變，1波紋管有限元模型的建立和動態(tài)剛度的計算不考慮材料缺陷的影響；(3)粘彈性阻尼材料假定為線彈性，不考慮1．1單元的選取材料性能隨溫度的變化，泊松比為常數(shù)；在不影響計算精度的情況下，為了提高計算(4)波紋管各層間接觸良好，

7、沒有間隙。速度，應(yīng)使有限元模型盡量簡化。結(jié)合波紋管的1．3波紋管的參數(shù)幾何特性和材料非線性，選用八節(jié)點Solid45單波紋管的參數(shù)選用單層壁厚0．5mm的4層元引。結(jié)構(gòu)，層與層之問的阻尼層厚度為0．2mm。波紋由于法蘭盤的形狀對波紋管的動態(tài)特性影響管的參數(shù)如表1所示。材料參數(shù)如下：彈性模量不大，文中忽略了法蘭盤形狀的影響，選用質(zhì)量單E=1．95×10MPa，泊松比=0．3，密度P=7930元Mass21代替實體單元進行簡化處理，并且集kg／m。多層波紋管的