高空真多层绝热低温管道中波纹管简化有限元模拟方法

毛红威 陈叔平 杨佳卉 金树峰 张军辉 苏海林

(1兰州理工大学石油化工学院 兰州 730050) (2中国科学院近代物理研究所 兰州 730000)

高空真多层绝热低温管道中波纹管简化有限元模拟方法

毛红威1陈叔平1杨佳卉1金树峰1张军辉2苏海林2

(1兰州理工大学石油化工学院 兰州 730050) (2中国科学院近代物理研究所 兰州 730000)

基于有限元方法对高真空多层绝热(HV-MLI)低温管道进行多场耦合分析时,由于内管道波纹管几何及材料的非线性特性，使整个分析过程极为耗时，限制了有限元法在HV-MLI低温管道优化设计中的应用。为提高有限元分析效率，结合HV-MLI低温管道对所受载荷的响应特征，提出了用Combine14弹簧单元或等截面管等效替代波纹管的方法。通过对Combine14弹簧单元和等截面管相关参数的理论计算及定义，建立了两种HV-MLI低温管道内管的等效有限元计算模型，并对含波纹管、Combine14弹簧单元及等截面管内管道模型分别进行了有限元模拟计算，得到了各模型内管的应力及变形结果。结果表明：建立的两种等效模型合理、有效；与含波纹管模型相比，两种等效模型均在保证分析精度的同时，将分析效率提高了300倍；相比含Combine14弹簧单元模型，含等截面管模型在结构不连续处的应力集中程度较轻，且与含波纹管模型相符，更适于HV-MLI低温管道的多场耦合分析。

低温管道 波纹管 有限元等效方法

1 引 言

高真空多层绝热(HV-MLI)低温管道以其优良的绝热性能被广泛应用于低温工程中多种低温液体的输送，由于工作在深冷环境且要承受液体内压及冲击载荷，受力情况较为复杂。……