阀用波纹管仿真设计建模方法及其试验验证

张全厚，宋林红，张文良，于翔麟，韩新博

(沈阳仪表科学研究院有限公司，沈阳 110000)

0 引言

金属波纹管作为一种弹性元件，和非金属弹性元件对比有着抗压能力强、耐高温等特点，使其广泛应用于核电、管道、传热等[1-5]领域。国内金属波纹管制造厂商常采用美国EJMA标准对波纹管进行设计。EJMA标准中关于波纹管的计算公式是应用相关变量和大量工程数据为基础进行曲线拟合得出的，所以运用此方法设计的常规波纹管应用在管路补偿器中时具有一定的可靠性，其计算精度往往能满足工程需要。但这些工程数据是以300系列不锈钢、高温合金等材料在内压工况条件下统计的，所以当波纹管在核电和航天等特殊领域用于阀门密封时(外压环境)，往往无法依靠该标准进行设计。随着计算机行业的快速发展，近些年国内外不少学者[6-9]运用有限元商业软件对金属波纹管的设计做了很多工作，同时也取得了不少成效。这为某些特殊使用要求的波纹管设计提供了方向。但大多数学者在运用有限元法对金属波纹管做仿真计算时都没有进行准确度校验，即使某些学者对仿真结果的正确性进行试验对比分析，也很少提及仿真模型的建立及其理论依据。而金属波纹管成型后由于壁厚减薄，材料会加工硬化，这对仿真几何建模和材料的设定都有影响，如果不能合理地建模则难以得出准确的结果。基于此，本文以大量工程数据为基础，提出一种阀用金属波纹管仿真设计建模的方法。……