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軟管的計算方法及步驟


  軟管的長度計算主要包括2個步驟:軟管路徑確定和路徑長度計算,基于材料力學原理,均勻軟管在兩端受約束后,其中心線形狀應至少滿足2 階光滑連續;基于高等數學原理,已知曲線起點、終點的坐標和外切向矢量,可以惟一確定1 條3 次樣條曲線。
 
  以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,采用樣條曲線對軟管路徑進行擬合。具體擬合方法為:
 
  (1)以起點為坐標原點O,以起點-終點連線為對于按某一工況進行樣條曲線擬合得到路徑的軟管,在其它位移補償工況時,軟管形狀必然發生改變,曲率半徑也發生改變。本文采用有限元法對其他工況下的變形進行計算。軟管分析建模采用了以下假設:
 
  (1)相對于軟管管體,管接頭及相關組件剛性較大,假定在位移補償中,接頭端面只有平動,而無轉動。
 
  (2)軟管內波紋管的波長相對其長度為小值,壁厚較薄,而網套沿長度方向較為均一,假定軟管管體截面慣性距沿其長度方向均勻分布。
 
  具體實施步驟為:
 
  (1)建立軟管在樣條曲線工況下的路徑曲線模型;
 
  (2)采用管單元對路徑曲線進行單元劃分;
 
  (3)輸入管截面尺寸參數和材料信息;
 
  (4)一端進行完全零位移約束,另一端按補償工況要求的位移值施加平動位移,并約束轉動位移;
 
  (5)進行幾何非線性求解。

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