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预应力塑料波纹管受力的线性有限分析

来源:预应力塑料波纹管分析 作者:预应力塑料波纹管 发布日期:2018-04-02

  线性有限元的分析不足以描述预应力塑料波纹管复杂的受力状况。

  预应力塑料波纹管在小载荷情况下,其应力、应变呈线性关系,但预应力塑料波纹管一般在工作中会承受高压或有较大补偿位移,结构处于高应力水平,材料纤维有很大的平移和转动,材料不再呈现线性状态。并且结构变形较大,属于大变形问题,大变形问题的几何方程是非线性的,当板壳所受面内薄膜压力较大时,不但反映应变与位移关系的几何方程是非线性的,而且在变形过程中,甚至在弹性范围内也有可能失去稳定性,故在分析中应考虑它的几何非线性。单层预应力塑料波纹管的有限元分析必须考虑其材料非线性和几何非线性问题。

线性有限元的分析不足以描述预应力塑料波纹管复杂的受力状况。

  根据旋转预应力塑料波纹管的特点,用两节点旋转锥壳单元将预应力塑料波纹管离散化,单元与单元之间以节点圆相连接,将载荷和位移沿环向展开成傅里叶级数,推导出修改的拉格朗日描述旋转预应力塑料波纹管几何非线性有限元分析的基本方程,采用增量加载和牛顿-拉菲逊迭代法,有效地对旋转预应力塑料波纹管进行几何非线性计算,得出的有限单元法可对任意载荷作用下的旋转预应力塑料波纹管进行几何非线性分析。周毅锦根据预应力塑料波纹管运行状态的非线性特性,采用带有动坐标的迭代法实现几何非线性,并采用载荷增量法求解非线性方程,在非线性有限元理论的基础上,从几何非线性、材料非线性两方面对预应力塑料波纹管进行应变分析,并与电测值进行比较,得到预应力塑料波纹管非线性特性对预应力塑料波纹管研究的影响。

  有限元不论是线性还是非线性分析,均不能给出确定的计算公式,其分析结果受很多因素影响。对于模型的建立、单元的选择、网格的划分、边界载荷的施加等方面都有很高的要求,需要理论和经验作为指导,不断地对各种参数进行调整,才能正确模拟预应力塑料波纹管的受力状态,在后处理阶段才能有较为可信的结果。

  在预应力塑料波纹管的有限元分析方面,根据预应力塑料波纹管不同的几何形式、不同的载荷条件,选出最优方案,制定出相关的分析标准,从而提高工程人员的分析效率,更有效地进行设计。

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