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波纹管的平面失稳和柱失稳性能分析

[作者:奥光] [日期:21-02-07] [热度:]

    金属软管的失稳问题是一个非常强的几何非线性问题,具有很复杂的载荷一位移路径。金属软管承受过大内压时会产生翘曲,降低其承载能力、吸收位移能力和疲劳寿命,从而使金属软管进一步翘曲,如此循环,会使金属软管在承受压力不高的情况下出现失稳破坏,造成整个管路的失效。
    金属软管由波纹管、网套和接头三部分组成。波纹管是金属软管的主体.是具有横向波纹的圆柱形薄壁壳体.用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道和(或)设备尺寸变化,在实际应用中一般都在波纹管外层铠装金属丝或者金属带网套,并用接头连接。

    波纹管的失稳包括平面失稳和柱失稳两种状态。柱状失稳是指波纹管的巾部整体的侧向偏移,与欧拉(Euler)所指的压杆失稳类似.如图a。当波纹管的长度与直径之比较大时常发生柱状失稳。平面失稳是指一个或者多个波纹平面发生移动或偏转,波纹所在的平面不再与波纹管的轴线保持垂直.一个或多个波纹出现倾斜或翘曲,如图b所示。平面失稳主要是由于波纹管的径向弯曲应力过大引起的。在工程上,可以将平面失稳金属软管的力学模型简化为两端固支并承受均布压力载荷的直梁。

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