軟管的計算方法及步驟
2018-11-15
長(cháng)度計算
軟管的長(cháng)度計算主要包括2 個(gè)步驟：軟管路徑確定和路徑長(cháng)度計算，基于材料力學(xué)原理，均勻軟管在兩端受約束后，其中心線(xiàn)形狀應至少滿(mǎn)足2 階光滑連續;基于高等數學(xué)原理，已知曲線(xiàn)起點(diǎn)、終點(diǎn)的坐標和外切向矢量，可以惟一確定1 條3 次樣條曲線(xiàn)。
以表2 提供的接頭端面圓心坐標為軟管的起、終端面圓心坐標，以接頭端面外矢量為軟管端面內矢量，采用樣條曲線(xiàn)對軟管路徑進(jìn)行擬合。具體擬合方法為：
(1)以起點(diǎn)為坐標原點(diǎn)O，以起點(diǎn)-終點(diǎn)連線(xiàn)為對于按某一工況進(jìn)行樣條曲線(xiàn)擬合得到路徑的軟管，在其它位移補償工況時(shí)，軟管形狀必然發(fā)生改變，曲率半徑也發(fā)生改變。本文采用有限元法對其他工況下的變形進(jìn)行計算(如圖5 所示)。軟管分析建模采用了以下假設：
(1)相對于軟管管體，管接頭及相關(guān)組件剛性較大，假定在位移補償中，接頭端面只有平動(dòng)，而無(wú)轉動(dòng)。
(2)軟管內波紋管的波長(cháng)相對其長(cháng)度為小值，壁厚較薄，而網(wǎng)套沿長(cháng)度方向較為均一，假定軟管管體截面慣性距沿其長(cháng)度方向均勻分布。
具體實(shí)施步驟為：
(1)建立軟管在樣條曲線(xiàn)工況下的路徑曲線(xiàn)模型;
(2)采用管單元對路徑曲線(xiàn)進(jìn)行單元劃分;
(3)輸入管截面尺寸參數和材料信息;
(4)一端進(jìn)行完全零位移約束，另一端按補償工況要求的位移值施加平動(dòng)位移，并約束轉動(dòng)位移;
(5)進(jìn)行幾何非線(xiàn)性求解。
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