波紋管非線性有限元分析與軟件開發(fā).pdf

1、波形膨脹節(jié)是一種重要的補(bǔ)償元件,常用于補(bǔ)償管道因溫度變化、機(jī)械位移或振動(dòng)引起的軸向、橫向和角向位移,在石油、化工、冶金、電力、船舶、核能、航天等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.鑒于波紋管的特性屬于材料非線性與幾何非線性,其力學(xué)分析十分復(fù)雜,因此運(yùn)用現(xiàn)代的數(shù)值分析方法,即非線性有限元方法對其進(jìn)行應(yīng)力場分析,從而精確地把握其力學(xué)性能是該領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究工作.同時(shí),開發(fā)一套波紋管非線性有限元分析專用軟件也是當(dāng)務(wù)之急,它的成功開發(fā),必將推動(dòng)中國波紋管

2、行業(yè)向更高水平發(fā)展.為了實(shí)現(xiàn)波紋管的非線性有限元分析,并將此過程軟件化,使之更方便、快捷地應(yīng)用于波紋管的應(yīng)力分析實(shí)踐中,該文在以下幾個(gè)方面作了研究探索.根據(jù)非線性有限元理論,從材料非線性和幾何非線性兩個(gè)方面分析了波紋管的非線性特性,推導(dǎo)出波紋管有限元計(jì)算的平衡方程式,并對該非線性方程組的數(shù)值解法進(jìn)行了研究.在此基礎(chǔ)上,根據(jù)有限元程序設(shè)計(jì)方法,將上述的有限元平衡方法及其數(shù)值解法轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序,編制了用于波紋管非線性有限元分析的Fortr

3、an程序.根據(jù)波紋管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和載荷特點(diǎn),編制了用于波紋管有限元計(jì)算的自動(dòng)建模程序.該程序能夠完成單劃分、邊界約束和施加載荷等工作,建立正確的有限元分析模型,從而大大簡化了有限元分析所必需的前處理過程.研究了不同程序設(shè)計(jì)語言間的接口問題,利用Visual C++與Fortran混合語言編程技術(shù),成功地將有限元計(jì)算的Fortran過程嵌入到Visual C++過程中,實(shí)現(xiàn)了有限元分析與面向?qū)ο筌浖_發(fā)技術(shù)的統(tǒng)一.利用Visal C++面向