一、U型波纹管的扭转刚度计算（论文文献综述）
王斌斌,杨萌,张爱琴,张国华,张力伟,李涛[1]（2021）在《扭转载荷下波纹管的稳定性及振动特性分析》文中研究指明本文对标准中涉及波纹管扭转的公式进行论述并修正,归纳提出了扭转载荷下波纹管稳定性和振动特性的工程计算方法。将简化工程计算方法、积分法和有限元法计算结果进行了对比分析,表明工程计算方法形式简单,计算结果可靠,可以在工程设计计算中应用。
蔡勇[2]（2021）在《机械密封用焊接金属波纹管力学性能非线性分析研究》文中研究指明机械密封用焊接金属波纹管是一种具有横向波纹的弹性补偿元件,它是机械密封系统的一个重要组成部分,因其具有密封性能好、可靠性好高、使用寿命长、运用范围广等优点,在石油化工、航空航天、冶金等领域有着广泛的运用。焊接金属波纹管的力学性能对相关的机械密封系统效果有着直接影响,决定了机械密封的密封性能、稳定性和允许的使用环境等等。随着各个行业的飞速发展,机械密封用焊接金属波纹管的工况条件越发严苛,为了满足使用需求,对焊接金属波纹管的研究必须不断深入,同时焊接金属波纹管不断有新型波形和加工工艺被研发出来,用传统理论方法对其力学性能进行研究也愈发困难。本文根据焊接金属波纹管的结构和材料特点,结合实际使用工况,对其力学性能进行理论分析、线性和非线性有限元仿真分析,并设计进行了波纹管轴向刚度试验,进一步验证了理论法与有限元仿真法的结果。本文介绍了机械密封用焊接金属波纹管的基本原理和特点、基本结构及加工工艺,阐述了机械密封的发展进程和焊接金属波纹管的国内外研究现状,拟定了本文的主要研究内容和研究方法。介绍了焊接金属波纹管的结构参数、材料参数和力学性能特点。介绍了刚度特性的意义及计算原理,利用企业针对产品特有的刚度工程近似公式,对焊接金属波纹管的刚度进行了理论计算;介绍了强度特性,利用EJMA标准中,在压力及位移载荷下,金属波纹管波片的相关应力计算公式,对其所受应力进行了计算并校核。同时,介绍了焊接金属波纹管在实际使用过程中主要发生的几种失效形式,包括失弹、失稳、破裂和疲劳失效。根据焊接金属波纹管的波形设计图,基于Solid Works完成相应的三种规格的焊接金属波纹管的3D模型,并导入ansys workbench有限元仿真软件中。在ansys workbench中对焊接金属波纹管的材料进行设置,并进行网格的划分和网格质量评估。对焊接金属波纹管的轴向刚度进行了线性和非线性有限元仿真分析,得出焊接金属波纹管在线性分析下的刚度值几乎不随压缩量的变化而变化,为一个确定值;在非线性分析下的刚度值随压缩量的增大而增大;线性分析和非线性分析下的刚度仿真平均值相差不大。分析了焊接金属波纹管在实际使用中的几种工况对其最大应力、最大应变、最大变形量和疲劳寿命的影响。分析了压缩量和介质压力对焊接金属波纹管最大应力、最大应变、最大变形量和疲劳寿命的影响,得到焊接金属波纹管最易失效的位置,对比线性和非线性有限元分析结果,得出结论;设置随温度变化的材料属性,进行热固耦合,分析了温度变化对焊接金属波纹管的影响,结果表明在700℃的情况下,温度对焊接金属波纹管最大应力、最大应变和疲劳寿命的影响呈无规律趋势,但整体影响较小,证明了Inconel-718材料较为优秀的力学性能。总结以上有限元仿真结果,得出三种规格的焊接金属波纹管中,95双规格的力学性能最佳,8197规格的居中,95单规格的最差。设计并进行了焊接金属波纹管的轴向刚度试验,对比有限元仿真结果,表明轴向刚度的试验结果与非线性有限元仿真的结果趋势更为接近,且仿真结果与试验结果的误差基本在10%以内,证明了用ansys workbench进行焊接金属波纹管力学性能的非线性分析研究的正确性。
高庆东[3]（2020）在《航天用波纹管失稳、轴向刚度及结构优化设计研究》文中指出波纹管是用多个横向波纹沿伸缩方向连接成的管状元件,广泛应用于航天、石化、仪表、电力、冶金和机械等领域。航天管路用波纹管主要有两个方面:一是利用波纹管的波形结构可提高结构稳定性的特性,如单C型和C型波纹管,常用于大直径薄壁管路中;二是利用波纹管轴向可拉伸或压缩,如曲板型波纹管,常用作弹性补偿元件,以吸收管路中因机械载荷或热载荷等引起的位移。目前对航天用大直径波纹管的研究不多,而工程中采用的经验公式对大直径波纹管的计算误差较大。本文采用ANSYS有限元软件对航天用单C型波纹管、C型波纹管及曲板型波纹管进行了分析研究,主要包括以下内容:（1）采用ANSYS APDL对波纹管外压失稳性能进行了研究。对单C型波纹管进行极限载荷分析、特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,明确了各结构参数对单C型波纹管外压失稳性能的影响,发现特征值屈曲分析计算的临界失稳载荷与非线性屈曲分析计算的临界失稳载荷变化规律基本一致,前者普遍大于后者;特征值屈曲分析基于线性材料模型,计算的临界失稳载荷可能高于极限载荷分析计算的塑性垮塌载荷;考虑材料非线性行为的非线性屈曲分析计算的临界失稳载荷以塑性垮塌载荷为上限;对C型波纹管进行了极限载荷分析、特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,明确了各结构参数对C型波纹管外压失稳性能的影响;对曲板型波纹管进行了失稳分析,发现其失稳类型为平面失稳,临界失稳载荷通常能满足设计要求,需要更加关注其轴向刚度。（2）采用ANSYS APDL对曲板型波纹管的轴向刚度进行了研究。明确了各结构参数对曲板型波纹管轴向刚度的影响:厚度t、波高h、半径R对轴向刚度的影响较大,其它参数的影响不大;轴向刚度随厚度t、半径R的增大而增大,随波高h的增大而减小。因此,在设计时可依据设计条件取波纹管半径R为定值,改变厚度t与波高h的值以提高曲板型波纹管的轴向补偿能力,如强度不够可适当增加厚度t。此外,分析结果表明曲板型波纹管的轴向刚度比同尺寸的U型波纹管的轴向刚度小,即曲板型波纹管更易于补偿轴向变形。（3）为了得到力学性能最优的波纹管结构,采用ANSYS Workbench中的Response Surface Optimization模块,对航天用某单C型波纹管进行结构优化设计,得到质量一定、临界失稳载荷取得最大值时的结构参数组合（波形半径r=43mm、波距b=158mm、厚度t=3.1mm）;对航天用某曲板型波纹管进行结构优化设计,得到质量一定、轴向刚度取得最小值时的结构参数组合（波形半径r3=33mm、波距b=43mm、波高h=58mm、厚度t=2mm）。运载火箭的结构性能直接决定运输重量,通过优化设计得到最佳结构性能的波纹管有着重要的工程意义。（4）基于上述单C型波纹管和曲板型波纹管的有限元计算方法,结合ANSYS APDL和VB语言,二次开发了单C型波纹管和曲板型波纹管界面化有限元计算软件,使得非专业分析设计人员只需正确输入结构参数就能完成单C型波纹管及曲板型波纹管的计算和校核工作。
于蒙蒙[4]（2020）在《圆弧槽端面密封变形及振动模态分析》文中认为圆弧槽机械密封依靠密封介质在端面的凹槽区域中产生的流体动压力效应,在端面上形成液膜,以将动环和静环的端面分开,从而避免直接接触能够减少动静环材料的磨损。是一种密封性能良好的非接触式机械密封。但是随着机械密封工况参数的不断提高,密封端面开槽区域产生的动压效应不足,常使得液膜撕裂、空化进而导致端面摩擦产生力-热耦合变形,另外还会引起机械密封产生振动,影响其密封性能及稳定性,因此有必要对圆弧槽端面密封进行研究。本文首先建立了密封环三维热-结构耦合模型,并利用多目标驱动优化对密封环端面温度、变形情况进行了响应面分析,具体以工况参数（转速、介质压力）、密封环端面槽区参数（槽深、圆心距、开槽半径）作为自变量,端面温度、热变形、及轴向变形作为应变量,得到了两组变量不同组合下的响应面三维图,分析得出端面开槽能够使得端面各处温度及变形不一,易于密封介质产生流体动压效应,以最小端面温度、热变形为优化目标,基于抽样和排序的筛选方法,优化出了三组槽区参数;其次以同一密封环模型为研究对象,对其单独进行约束模态分析,以槽区参数作为输入变量,选取端面密封常见的三种振动形式（轴向、径向、扭转）对应振型图中振动频率为输出变量,运用响应面分析了两者的对应影响关系,发现槽区参数的不同组合能够改变密封环对应振动频率且圆心距能够极大的影响密封环振动频率;最后对密封环、波纹管连接成整体进行有预应力模态分析,当介质压力、转速在一定范围内会对密封环振动产生极大影响,研究结果为圆弧槽机械密封的开槽结构优化及减少密封系统振动提供一定的理论参考和依据。
甘士闯[5]（2020）在《波纹金属软管有限元分析》文中进行了进一步梳理波纹金属软管是化工管路系统中量大面广的补偿元件,主要起承受内压,补偿轴向位移、横向错动位移、管道热变形,还具有隔振降噪等重要作用,是管路系统完整性与密封性的薄弱环节,因此,其合理设计与安全运行对石化各类装置的安全生产具有重要意义。本文运用ANSYS非线性有限元方法,对带网套双层波纹金属软管在工作状态下进行静力学分析和热分析。采用三维二次等参元离散波纹管,梁单元离散网套,运用no separation接触法表述波纹管与网套的相互作用关系。首先,通过施加扭转位移载荷,分析出波纹金属软管在扭转位移工况下的性能,得到了金属软管在扭转位移作用下的应力分布规律;其次,为了进一步探究波纹金属管在接头工况下的应力变化情况,在金属软管上施加了弯曲载荷进行分析,以及其他载荷和弯曲载荷联合工况分析,得到了金属软管在弯曲位移作用下的应力分布规律;最后,考虑到实际工作情况,考虑到波纹金属软管在高温高压力工作情况,做温度载荷和其他载荷联合工况下的应力分析,发现在温度载荷下承受较大的负载,但是对位移的影响较小,温度载荷易造成热胀冷缩的现象。所得结果对各类化工装置在各种复杂工况下的金属软管的设计、选用与安全维护均具有参考价值。
马恺[6]（2019）在《汽车波纹管弯曲变形的力学性能及动态特性研究》文中研究说明汽车波纹管是一种带S型波纹的双层波纹管,作为汽车排气系统的主要柔性部件,它连接发动机与排气管,具有降低噪声、位移补偿、减振等作用。汽车波纹管力学性能会影响到整车的NVH性能,有必要开展汽车波纹管刚度、强度、动态性能及疲劳特性的研究。通过对汽车波纹管载荷谱数据分析可知,弯曲变形是其主要的变形形式,弯曲刚度是汽车波纹管的重要力学性能指标,合适的刚度值可以使其具有优异的位移补偿、解耦能力和较好的疲劳寿命。建立了单层汽车波纹管的有限元分析模型,定量地分析了波高、管壁厚度、波径、波数、波距等波形参数对弯曲刚度的影响,结果表明:采用适当增加波高、减小波径、控制波数的方式可以优化汽车波纹管的弯曲刚度。建立了考虑层间接触的双层波纹管实体单元和实体壳单元有限元模型,分析了各种层间接触形式和壁厚减薄效应对计算结果的影响,对比了两种单元类型的优缺点和有限元结果的差异,并把上述求解结果与试验值相比较,结果表明:壁厚减薄的有限元实体壳单元模型的计算结果与试验结果最为接近,两者之间的误差在10%左右。建立了双层汽车波纹管壁厚减薄的实体壳单元有限元模型,在静力分析的基础上,以线性疲劳累积损伤理论为基础,求解得到汽车波纹管的疲劳寿命和损伤度,分析了层间摩擦对计算结果的影响,结果表明:考虑层间摩擦接触的损伤度计算结果比忽略层间接触的结果高出了46.73%,求解汽车波纹管的疲劳性能指标时不能忽略层间摩擦因素的影响。建立了包含汽车波纹管三维模型的排气系统有限元模型,求解了排气系统的固有频率及传递到车身的动态反力,分析了汽车波纹管整体刚度对整车NVH性能的影响。
熊飞宇[7]（2019）在《FLNG低温柔性管道内衬层波纹管的扭转失稳分析研究》文中进行了进一步梳理FLNG（Floating Liquefied Natural Gas）,即浮式液化天然气储存装置,是一种新型的海上浮式LNG生产系统,该系统集成了天然气的液化、储存和装卸为一体,并配合穿梭油轮进行液态天然气的运输。FLNG低温柔性管道可用于液化天然气的传输,是FLNG系统的关键组成装备。金属波纹管作为FLNG低温柔性管道的内衬层,直接与低温传输介质接触,其主要功能为承受内压、密封介质。因此波纹管结构的安全性能至关重要。扭转屈曲失稳是FLNG低温柔性管道内衬波纹管主要的失效模式之一。而目前对波纹管失效模式的研究主要集中在波纹管承受轴向和横向载荷时的强度失效,对波纹管承受扭转荷载时的失稳分析研究依旧不充分,相关行业规范中对此部分内容的规定也相对不够完善;并且低温软管的超低温的操作环境对材料性能有较大影响。本文针对上述问题,考虑钢材在-163℃的材料性能,详细开展了扭转载荷下波纹管结构的屈曲失稳研究,并总结结构设计参数对管道抗失稳性能的影响规律,本文工作具体包括如下3部分。首先,采用等效柱模型对波纹管的扭转失稳行为进行了理论分析。理论分析结果表明波纹管的扭转稳定性与其弯曲刚度正相关。建立了U形波纹管的参数化有限元模型,对比分析了U型波纹管的截面几何参数（波高、波距、壁厚等）对波纹管刚度的影响,总结出相应的敏感性规律。其次,对在扭矩作用下的U型波纹管进行了线性屈曲分析。简要介绍了线性屈曲分析的基础理论,对比分析了波纹管各个结构参数对其临界失稳扭矩的影响规律。同时分析了环形波纹管与螺旋型波纹管的扭转失稳特性。研究结果显示螺旋型波纹管的扭转屈曲稳定性要弱于相对应的环形波纹管,且随螺旋型波纹管螺旋角度的增大,这种趋势也越发明显。最后,考虑几何非线的影响以及超低温工况下钢材的非线性性能,对扭转载荷下的U型波纹管结构进行了后屈曲分析。通过将本文建立的有限元模型得到的分析结果、理论模型结果与文献中的实验结果进行对比分析,表明本文的有限元分析结果与文献实验结果具有一致的屈曲模式和较高的分析精度,一定程度上验证了所建立的有限元模型的适用性。在此基础上,研究了波纹管常见缺陷,如厚度减薄、偏心缺陷和材料弹塑性对波纹管的扭转稳定性的影响规律。发现这些缺陷可能明显降低波纹管的稳定性,特别是螺旋型波纹管在进入弹塑性后屈曲阶段后可能无法继续承载而失效,需要在设计中给予充分的重视。
杨亮,胡海涛,熊飞宇,周保顺,杨志勋,阎军[8]（2018）在《结构尺寸对LNG低温柔性管道内衬层力学性能的敏感性分析》文中研究表明为完善波纹结构尺寸参数对管道力学性能影响规律的研究,以某浮式液化天然气用低温复合柔性管道为例,建立U型金属波纹管参数化三维有限元模型。在拉伸、弯曲和扭转载荷作用下,分析管道结构的刚度性能,进一步开展U型金属波纹管关键结构参数（如波高、波距和壁厚等）对管道结构刚度性能的敏感性研究。结果表明:U型金属波纹管的结构参数对管道的力学性能影响显着。计算分析发现的敏感性规律,对U型金属波纹管的结构设计提供理论基础。
陈宇翔[9]（2017）在《机械密封波纹管结构激振及流固耦合分析》文中研究指明以机械密封波纹管为研究对象,对波纹管的刚度和激烈振动情况进行了数值模拟和分析,并通过对多层波纹管参数的改变来研究U型波纹管中刚度的变化规律。其分析结果说明:波纹管的结构参数对波纹管的结构刚度有调节的作用,可以通过修改波纹管的壁厚,找一些弹性模量大的材料来起到增加刚度的作用,也可以增大波峰,减小波距来减小刚度。并分析了单双层波纹管的扭转刚度和轴向刚度的轴向位移情况,得出了多层波纹管的补偿能力比单层大。通过对波纹管的振型模拟和仿真。了解了在三个约束条件下波纹管的振型变化和运用条件。同时通过对U型波纹管两端约束时振型的变化,得出了对U型波纹管的减振性能和激振情况进行研究和分析的必要性。探究了U型波纹管在轴向和横向激励下振幅和相位角的情况。通过对比分析得出了U型波纹管的吸收振动时的结构响应变化。并分析得到了在波纹管刚开始期间波纹管振动变化的速度比较快,这时的相位角成正弦变化,对波纹管的刚度考验比较大,所以在刚开始时对波纹管的刚度要求比较高。横向激励和轴向及激励的对比变化,我们可以得出材料对波纹管的振动幅度的影响,从此我们可以得出可以在波纹管的夹层间如果添加优秀的阻尼材料,可以大幅减小横向振动对波纹管的有害破坏。在充分考虑了预应力的情况下,相位变化对振型阻力的影响,其中预应力越大,波纹管的振幅越大。建立了U型波纹管的流固耦合模型,研究了水流对波纹管的影响。对比了流固耦合下波纹管和无流固耦合下波纹管的固有频率和振型,发现有流固耦合下的波纹管的固有频率更高,振动更加剧烈,更加接近实际值。为以后波纹管的结构优化提供了一定的理论依据。
丁龙辉[10]（2016）在《海洋复合波纹管内流特性分析与结构优化设计》文中指出海洋复合波纹柔性管道是海洋工程装备中油气传输的“血管”,是进行深远海油气开发的关键装备之一。针对我国南海极其复杂的海洋环境,浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）是南海油气开采的新型模式,其中FLNG复合波纹管道用于液化天然气卸载过程中相互连接的运输船舶之间,能够快速进行LNG持续有效输送。FLNG复合波纹管道的传输性能直接影响海洋油气开发的经济性与安全性,因此详细研究分析管道工作过程中内部流体传输时的流动特性以及管体力学性能对于实际工程设计具有重要指导意义。首先,本文针对复合波纹管道内部流体的流动特性进行理论分析和计算流体力学（CFD）数值研究模型建立。其次,在实际工况中不同结构的复合波纹管道传输性能差别巨大,但我国没有成熟的FLNG复合波纹管设计规范及工程应用实例,所以使用FLUENT针对不同结构参数的管道开展内流特性的详细计算研究十分必要。通过建立波纹管三维数值计算模型,对比分析得到管道的波型、波高、波距等结构参数对于管内流动压降和流阻系数的具体影响规律,这能够为FLNG复合波纹管道传输卸载过程的基本设计提供有益参考。海洋复合波纹管道在LNG船之间的传输过程中不仅需要考虑内部流体的通流性能,还必须保证在海洋复杂工况条件下管道不会出现力学结构破坏及异常工况失效。已有文献中针对管道本身的结构力学性能分析比较充分,但少有研究内流特性在管道设计中的关键影响因素。本文在考虑复合波纹管内流特性影响的基础上,进行管道内流特性与弯曲性能的多目标结构优化设计；通过计算不同结构参数下的波纹管弯曲性能,确定波纹高度和波纹间距作为设计变量,建立波纹管多目标优化模型。采用代理模型和多种优化算法,获得提高波纹管性能的设计参数与多目标优化的Pareto解前沿,并详细对比研究各种优化算法的计算效率以及解集质量。最后,简要总结FLNG复合低温波纹管道的基本实验类型和实验方法,主要包括低温材料实验、静态力学性能测试、动态疲劳和振动冲击实验、流动保障性实验以及模拟实际工况的测试等。这为下一步波纹管内流特性实验测试平台的搭建打下基础,使波纹管的结构设计可以更好适应于工程实际应用。
二、U型波纹管的扭转刚度计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、U型波纹管的扭转刚度计算（论文提纲范文）
（2）机械密封用焊接金属波纹管力学性能非线性分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 一、绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 焊接金属波纹管概述 |
| 1.2.1 焊接金属波纹管的基本结构 |
| 1.2.2 焊接金属波纹管的加工工艺 |
| 1.3 焊接金属波纹管机械密封工作原理、特点及发展 |
| 1.3.1 机械密封基本概念 |
| 1.3.2 波纹管机械密封工作原理及特点 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 机械密封发展进程 |
| 1.4.2 焊接金属波纹管国内外研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容及方法 |
| 1.5.1 课题来源 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 1.5.3 主要研究方法 |
| 1.6 本章小结 |
| 二、焊接金属波纹管的结构参数、材料参数、力学性能及失效形式 |
| 2.1 s型焊接金属波纹管的结构参数及材料参数 |
| 2.2 焊接金属波纹管的力学性能特点 |
| 2.2.1 刚度特性及计算 |
| 2.2.2 强度特性 |
| 2.2.3 波纹管强度校核 |
| 2.3 焊接金属波纹管的主要失效形式 |
| 2.3.1 失弹失效 |
| 2.3.2 失稳失效 |
| 2.3.3 破裂失效 |
| 2.3.4 疲劳破坏 |
| 2.4 本章小结 |
| 三、非线性概述及其在波纹管上的应用 |
| 3.1 非线性概述 |
| 3.2 非线性在波纹管及其ansys workbench上的应用 |
| 3.2.1 材料非线性 |
| 3.2.2 几何非线性 |
| 3.3 本章小结 |
| 四、s型焊接金属波纹管有限元仿真分析 |
| 4.1 基于SolidWorks及ansys workbench建立s型焊接金属波纹管三维有限元模型 |
| 4.1.1 单层s型焊接金属波纹管三维模型的建立 |
| 4.1.2 双层s型焊接金属波纹管三维模型的建立 |
| 4.1.3 材料的设置 |
| 4.1.4 有限元网格划分 |
| 4.2 s型焊接金属波纹管刚度有限元仿真分析 |
| 4.2.1 前处理 |
| 4.2.2 轴向刚度线性有限元仿真 |
| 4.2.3 轴向刚度非线性有限元仿真 |
| 4.2.4 波纹管刚度线性与非线性仿真结果对 |
| 4.3 介质压力与压缩量的改变对s型焊接金属波纹管应力、变形及疲劳寿命的影响 |
| 4.3.1 材料设置 |
| 4.3.2 前处理 |
| 4.3.3 压缩量的改变对波纹管的影响 |
| 4.3.4 介质压力的改变对波纹管的影响 |
| 4.4 温度变化对波纹管最大应力、应变及疲劳寿命的影响 |
| 4.4.1 材料设置 |
| 4.4.2 前处理 |
| 4.4.3 热固耦合分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 五、s型焊接金属波纹管刚度试验 |
| 5.1 试验步骤及设备 |
| 5.2 试验结果及分析 |
| 5.2.1 试验数据记录 |
| 5.2.2 试验结果分析 |
| 5.3 理论刚度、仿真刚度及试验刚度的对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 六、总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在读期间科研成果简介 |
| 致谢 |
（3）航天用波纹管失稳、轴向刚度及结构优化设计研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 波纹管基本介绍 |
| 1.3 波纹管强度、稳定性和刚度研究进展 |
| 1.3.1 常规设计法 |
| 1.3.2 有限元分析法 |
| 1.4 有限元法介绍 |
| 1.4.1 有限元的基本思想及方法介绍 |
| 1.4.2 ANSYS有限元分析软件介绍 |
| 1.5 本论文主要研究内容及思路 |
| 第二章 波纹管外压失稳性能研究 |
| 2.1 失稳类型 |
| 2.2 波纹管外压失稳载荷理论计算 |
| 2.2.1 单C型波纹管失稳载荷理论计算 |
| 2.2.2 C型波纹管失稳载荷理论计算 |
| 2.3 单C型波纹管外压失稳有限元计算 |
| 2.3.1 几何模型 |
| 2.3.2 材料模型 |
| 2.3.3 网格模型 |
| 2.3.4 载荷边界条件 |
| 2.3.5 分析类型 |
| 2.3.6 结构参数对失稳性能的影响 |
| 2.4 C型波纹管外压失稳有限元计算 |
| 2.4.1 几何模型 |
| 2.4.2 材料模型 |
| 2.4.3 网格模型 |
| 2.4.4 载荷边界条件 |
| 2.4.5 分析类型 |
| 2.4.6 结构参数对失稳性能的影响 |
| 2.5 曲板型波纹管外压失稳有限元计算 |
| 2.5.1 几何模型 |
| 2.5.2 材料模型 |
| 2.5.3 载荷边界条件 |
| 2.5.4 分析结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 曲板型波纹管轴向刚度研究 |
| 3.1 曲板型波纹管轴向刚度理论计算 |
| 3.1.1 工程近似计算法 |
| 3.1.2 经验公式法 |
| 3.2 曲板型波纹管轴向刚度有限元计算 |
| 3.2.1 几何模型 |
| 3.2.2 材料模型 |
| 3.2.3 载荷边界条件 |
| 3.2.4 网格模型 |
| 3.2.5 分析类型 |
| 3.2.6 曲板型波纹管与U型波纹管轴向刚度对比 |
| 3.2.7 结构参数对轴向刚度的影响 |
| 3.2.8 循环拉压载荷作用下曲板型波纹管轴向刚度 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于外压失稳和轴向刚度的波纹管结构优化设计 |
| 4.1 基于外压失稳的单C型波纹管结构优化设计 |
| 4.1.1 自变量与目标变量的选取 |
| 4.1.2 优化设计流程 |
| 4.1.3 优化设计样本点 |
| 4.1.4 临界失稳载荷随各参数的变化 |
| 4.1.5 失稳载荷对各参数的敏感度 |
| 4.1.6 优化结果 |
| 4.2 基于轴向刚度的曲板型波纹管结构优化设计 |
| 4.2.1 自变量与目标变量的选取 |
| 4.2.2 优化设计流程 |
| 4.2.3 优化设计样本点 |
| 4.2.4 轴向刚度随各参数的变化规律 |
| 4.2.5 轴向变形对输入参数的敏感性 |
| 4.2.6 优化结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 单C型波纹管和曲板型波纹管界面化计算软件 |
| 5.1 单C型波纹管计算软件 |
| 5.1.1 启动设置 |
| 5.1.2 参数设置 |
| 5.1.3 极限载荷分析 |
| 5.1.4 特征值屈曲分析 |
| 5.1.5 非线性屈曲分析 |
| 5.2 曲板型波纹管计算软件 |
| 5.2.1 启动设置 |
| 5.2.2 参数设置 |
| 5.2.3 极限载荷分析 |
| 5.2.4 应力云图 |
| 5.2.5 轴向力-轴向位移 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
（4）圆弧槽端面密封变形及振动模态分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 端面密封变形研究现状 |
| 1.3.2 端面密封振动模态研究现状 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 圆弧槽端面密封基本原理及结构 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 圆弧槽端面密封基本原理 |
| 2.3 圆弧槽端面密封结构特点 |
| 2.3.1 结构参数 |
| 2.3.2 圆弧槽端面密封应用场合 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 圆弧槽端面密封热-结构变形分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 密封环热-结构耦合理论 |
| 3.2.1 密封环传热学理论 |
| 3.2.2 动静环力-热变形理论 |
| 3.3 密封环几何模型及边界条件 |
| 3.3.1 密封环几何模型 |
| 3.3.2 密封环边界条件 |
| 3.4 密封环计算参数 |
| 3.5 结果与分析 |
| 3.5.1 圆弧槽密封端面温度及端面热变形 |
| 3.5.2 槽区参数、工况参数对圆弧槽端面密封的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 圆弧槽端面密封振动模态分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 振动模态分析理论 |
| 4.2.1 单元的运动微分方程 |
| 4.2.2 结构的运动微分方程 |
| 4.3 密封环无预应力模态分析 |
| 4.4 密封环和波纹管有预应力模态分析 |
| 4.5 各参数对密封环无预应力振动模态的影响 |
| 4.5.1 槽区参数对径向振动频率的影响 |
| 4.5.2 槽区参数对扭转振动频率的影响 |
| 4.5.3 槽区参数对轴向振动频率的影响 |
| 4.6 各参数对密封环有预应力振动模态的影响 |
| 4.6.1 工况参数对密封环径向振动频率的影响 |
| 4.6.2 工况参数对密封环扭转振动频率的影响 |
| 4.6.3 工况参数对密封环轴向振动频率的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）波纹金属软管有限元分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 金属软管结构特点 |
| 1.2.1 波纹管 |
| 1.2.2 网套 |
| 1.2.3 接头 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 金属软管扭转位移工况下有限元分析 |
| 2.1 波纹管建模 |
| 2.1.1 波纹管结构参数 |
| 2.1.2 波纹金属软管的材料参数设定 |
| 2.1.3 选取单元并划分网格 |
| 2.2 金属网套建模 |
| 2.2.1 网套结构参数 |
| 2.2.2 编织密度的确定 |
| 2.2.3 几何模型的建立 |
| 2.2.4 单元选择与网格划分 |
| 2.3 网套与波纹管之间的关系 |
| 2.4 加载与求解 |
| 2.5 结果分析 |
| 2.6 联合工况分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 金属软管多种联合工况下有限元分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弯曲位移工况下有限元分析 |
| 3.3 轴向位移和弯曲位移联合工况下有限元分析 |
| 3.3.2 内外层波纹管结果分析比较 |
| 3.3.3 波纹管端部应力分析 |
| 3.4 内压、轴向位移和弯曲位移联合工况下有限元分析 |
| 3.5 验证波纹管在各种工况下工作工况之间相互影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 波纹金属软管温度载荷工况下分析 |
| 4.1 传热的三类边界条件 |
| 4.2 波纹金属软管在温度载荷下分析 |
| 4.2.1 模型简化及单元选择 |
| 4.2.2 模型加载及分析 |
| 4.3 波纹金属软管温度、压力工况下联合分析 |
| 4.4 金属软管在温度、横向位移工况下联合分析 |
| 4.5 波纹金属软管在多种工况下联合分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 本文工作总结及结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士在读期间科研成果 |
（6）汽车波纹管弯曲变形的力学性能及动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 解析法研究现状 |
| 1.2.2 有限元法研究现状 |
| 1.3 关于汽车波纹管研究存在的不足 |
| 1.4 本文的研究目的和主要研究内容 |
| 第2章 单层汽车波纹管弯曲刚度的研究 |
| 2.1 波纹管载荷谱分析 |
| 2.1.1 载荷谱行驶数据的采集 |
| 2.1.2 载荷谱行驶数据的处理 |
| 2.2 波形参数对弯曲刚度影响的有限元计算与分析 |
| 2.2.1 波高对弯曲刚度的影响 |
| 2.2.2 壁厚对弯曲刚度的影响 |
| 2.2.3 波径对弯曲刚度的影响 |
| 2.2.4 波距和波数对弯曲刚度的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 双层汽车波纹管弯曲刚度和强度性能的研究 |
| 3.1 双层汽车波纹管实体单元求解模型的建立 |
| 3.1.1 双层汽车波纹管模型与材料 |
| 3.1.2 边界条件与工况 |
| 3.1.3 网格划分与收敛性计算 |
| 3.2 层间接触状态对有限元结果的影响分析 |
| 3.2.1 接触状态对弯曲刚度的影响 |
| 3.2.2 接触状态对最大工作应力的影响 |
| 3.3 壁厚减薄对汽车波纹管力学性能的影响 |
| 3.4 双层汽车波纹管的实体壳单元简化计算 |
| 3.4.1 实体壳单元力学模型 |
| 3.4.2 实体壳单元在波纹管计算中的优势 |
| 3.4.3 实体壳单元有限元计算 |
| 3.4.4 实体单元与实体壳单元的对比 |
| 3.5 实体壳单元有限元结果试验验证 |
| 3.5.1 汽车波纹管弯曲刚度和应变测量 |
| 3.5.2 试验与有限元结果的对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 双层汽车波纹管疲劳性能的研究 |
| 4.1 疲劳分析基本理论 |
| 4.1.1 寿命评估的应力分析 |
| 4.1.2 疲劳累积损伤理论 |
| 4.1.3 疲劳分析方法 |
| 4.2 双层汽车波纹管疲劳寿命和损伤度的有限元计算 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 汽车波纹管刚度对排气系统NVH性能的影响 |
| 5.1 排气系统有限元模型的建立 |
| 5.2 排气系统约束模态分析 |
| 5.2.1 模态分析理论基础 |
| 5.2.2 排气系统固有频率的有限元分析 |
| 5.2.3 波纹管刚度对排气系统固有频率的影响 |
| 5.3 排气系统动态力频率响应分析 |
| 5.3.1 频率响应分析基本理论 |
| 5.3.2 频率响应分析结果 |
| 5.3.3 汽车波纹管刚度对排气系统动态力的影响 |
| 5.4 波纹管动态特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 进一步研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（7）FLNG低温柔性管道内衬层波纹管的扭转失稳分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 FLNG(Floating Liquid Natural Gas, FLNG)低温柔性管道介绍 |
| 1.1.2 低温柔性管道基本结构形式 |
| 1.1.3 FLNG低温柔性管道内衬层波纹管介绍 |
| 1.1.4 研究问题及意义 |
| 1.2 国内外研究方法与现状 |
| 1.2.1 波纹管的力学性能研究 |
| 1.2.2 波纹管的稳定性能研究 |
| 1.2.3 波纹管的扭转行为研究 |
| 1.3 本文研究内容与意义 |
| 2 波纹管屈曲分析及尺寸参数对结构刚度的敏感性分析 |
| 2.1 波纹管屈曲分析的理论模型 |
| 2.2 FLNG低温柔性管道内衬层波纹管有限元模型 |
| 2.2.1 管道几何、材料参数描述 |
| 2.2.2 波纹管结构有限元分析模型的建立 |
| 2.2.3 约束与荷载 |
| 2.3 波纹管道截面刚度力学特性分析 |
| 2.3.1 波纹管拉伸力学行为特征与结构几何参数的敏感性分析 |
| 2.3.2 波纹管弯曲力学行为特征与结构几何参数的敏感性分析 |
| 2.3.3 波纹管扭转力学行为特征与结构几何参数的敏感性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 扭转载荷下波纹管的线性屈曲分析 |
| 3.1 管道结构线性屈曲分析基本理论 |
| 3.2 U型波纹管的两种有限元模型 |
| 3.3 波纹管扭转荷载作用下线性屈曲分析 |
| 3.3.1 波纹管扭转屈曲模态 |
| 3.3.2 波数对波纹管扭转屈曲性能的影响 |
| 3.3.3 波距对波纹管扭转屈曲性能的影响 |
| 3.3.4 波高对波纹管扭转屈曲性能的影响 |
| 3.3.5 壁厚对波纹管扭转屈曲性能的影响 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 扭转载荷下波纹管的非线性屈曲分析研究 |
| 4.1 波纹管结构后屈曲分析介绍 |
| 4.2 扭转载荷下波纹管后屈曲数值分析模型的验证 |
| 4.3 结构几何缺陷对波纹管扭转后屈曲稳定性的影响 |
| 4.3.1 壁厚对波纹管扭转后屈曲稳定性的影响 |
| 4.3.2 波纹管偏心对扭转后屈曲稳定性的影响 |
| 4.4 扭转载荷下几何非线性和物理非线性对波纹管后屈曲稳定性的影响 |
| 4.4.1 几何非线性对波纹管扭转稳定性的影响 |
| 4.4.2 扭转载荷下考虑弹塑性本构影响的螺旋波纹管后屈曲失稳分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 主要研究结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A Lanczos法提取特征值 |
| 附录B 修正的Riks法 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
（8）结构尺寸对LNG低温柔性管道内衬层力学性能的敏感性分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 LNG低温柔性管道内衬层有限元模型 |
| 1.1 截面几何参数 |
| 1.2 波纹管材料性能 |
| 1.3 有限元分析模型的建立 |
| 1.4 载荷与约束 |
| 2 管道力学特性分析 |
| 2.1 拉伸刚度的敏感性分析 |
| 2.2 弯曲刚度的敏感性分析 |
| 2.3 扭转刚度的敏感性分析 |
| 3 结论 |
（9）机械密封波纹管结构激振及流固耦合分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题背景 |
| 1.2 本课题研究目的 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 机械密封的国内外研究现状 |
| 1.3.3 波纹管激烈振动的研究 |
| 1.4 目前波纹管存在的问题 |
| 1.5 研究内容和方法 |
| 1.6 本章小节 |
| 第二章 波纹管激振理论及算法 |
| 2.1 动力学基本理论 |
| 2.2 振动系统的自由度分析概述 |
| 2.2.1 单自由度振动方程 |
| 2.2.2 多自由度振动方程 |
| 2.3 模态分析法 |
| 2.4 矩阵迭代法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 波纹管非线性动力建模和参数分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 波纹管有限元模型的建立 |
| 3.2.1 波纹管的类型 |
| 3.2.2 波纹管的材料选择 |
| 3.2.3 U型波纹管的UG模型 |
| 3.2.4 U型波纹管的网格划分 |
| 3.3 U型波纹管的刚度分析 |
| 3.3.1 波纹管外径对刚度的影响 |
| 3.3.2 波纹管波高对刚度的影响 |
| 3.3.3 波纹管波距对刚度的影响 |
| 3.3.4 波纹管壁厚对刚度的影响 |
| 3.3.5 波纹管波数对刚度的影响 |
| 3.3.6 波纹管弹性模量对刚度的影响 |
| 3.4 单、双波纹管刚度分析 |
| 3.4.1 轴向刚度 |
| 3.4.2 扭转刚度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 波纹管激振谐响应分析 |
| 4.1 谐响应分析的意义 |
| 4.2 谐响应分析理论基础 |
| 4.3 U型波纹管的振动模态误差分析 |
| 4.4 U型波纹管模态分析 |
| 4.4.1 两端自由时的波纹管固有频率 |
| 4.4.2 一端自由，一端固定时的波纹管固有频率 |
| 4.4.3 两端固定时的波纹管固有频率 |
| 4.4.4 改变固定约束对波纹管的影响 |
| 4.5 波纹管的谐响应分析 |
| 4.5.1 加载并求解 |
| 4.5.2 结果分析 |
| 4.6 预应力不同对波纹管振幅影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 单向流固耦合时波纹管激振特性 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 FLUENT基本理论 |
| 5.2.1 雷诺方程 |
| 5.2.2 动量方程 |
| 5.2.3 能量方程 |
| 5.3 U型波纹管单向流固耦合分析 |
| 5.3.1 流体边界条件的设置 |
| 5.3.2 流体的求解 |
| 5.3.4 单向流固耦合下的结构分析 |
| 5.3.5 单向耦合下波纹管计算结果分析 |
| 5.3.6 流固耦合下波纹管的激振分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 现阶段工作总结 |
| 6.2 存在的问题和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的论文 |
| 致谢 |
（10）海洋复合波纹管内流特性分析与结构优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 海洋复合波纹管道基本结构形式 |
| 1.3 复合波纹管道内流特性及失效问题 |
| 1.4 FLNG复合波纹管道应用进展和研究现状 |
| 1.4.1 FLNG卸载系统的波纹管道应用进展 |
| 1.4.2 波纹管内部流体流动特性的研究现状 |
| 1.4.3 波纹管结构优化设计的研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 复合波纹管道内流特性计算的理论基础与数值模拟方法 |
| 2.1 管内流体流动特性计算的理论基础 |
| 2.2 计算流体力学概述和基本控制方程 |
| 2.3 湍流计算方法和模型 |
| 2.4 FLUENT软件简介与应用 |
| 2.5 管道内部流体的物性参数选择 |
| 2.6 边界条件确定和求解计算设置 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 复合波纹管道内流特性的CFD数值模拟计算与结果分析 |
| 3.1 管道几何模型建立与网格划分 |
| 3.2 长直圆管的数值计算结果分析研究 |
| 3.3 不同波纹形状的计算结果对比分析 |
| 3.4 不同波高波距的计算结果对比分析 |
| 3.5 带螺旋的波纹管计算结果分析 |
| 3.6 弯曲波纹管的计算结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 考虑内流特性影响的复合波纹管道结构多目标优化设计 |
| 4.1 优化设计方法概述 |
| 4.1.1 多目标优化问题 |
| 4.1.2 代理模型和试验设计方法 |
| 4.1.3 多目标优化算法 |
| 4.2 波纹管道优化设计模型的建立 |
| 4.2.1 设计变量和目标函数确定 |
| 4.2.2 波纹管优化设计数学模型 |
| 4.3 多目标优化计算结果的分析研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 FLNG海洋复合波纹管道实验测试方法 |
| 5.1 复合波纹管道的实验方法与测试平台 |
| 5.2 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
四、U型波纹管的扭转刚度计算（论文参考文献）
- [1]扭转载荷下波纹管的稳定性及振动特性分析[A]. 王斌斌,杨萌,张爱琴,张国华,张力伟,李涛. 膨胀节技术进展：第十六届全国膨胀节学术会议论文集, 2021
- [2]机械密封用焊接金属波纹管力学性能非线性分析研究[D]. 蔡勇. 四川大学, 2021
- [3]航天用波纹管失稳、轴向刚度及结构优化设计研究[D]. 高庆东. 北京化工大学, 2020(02)
- [4]圆弧槽端面密封变形及振动模态分析[D]. 于蒙蒙. 新疆大学, 2020(07)
- [5]波纹金属软管有限元分析[D]. 甘士闯. 华东理工大学, 2020(01)
- [6]汽车波纹管弯曲变形的力学性能及动态特性研究[D]. 马恺. 南昌大学, 2019(02)
- [7]FLNG低温柔性管道内衬层波纹管的扭转失稳分析研究[D]. 熊飞宇. 大连理工大学, 2019(02)
- [8]结构尺寸对LNG低温柔性管道内衬层力学性能的敏感性分析[J]. 杨亮,胡海涛,熊飞宇,周保顺,杨志勋,阎军. 计算机辅助工程, 2018(02)
- [9]机械密封波纹管结构激振及流固耦合分析[D]. 陈宇翔. 新疆大学, 2017(02)
- [10]海洋复合波纹管内流特性分析与结构优化设计[D]. 丁龙辉. 大连理工大学, 2016(03)