對進行溫度、壓力和位移載荷綜合作用下的有限元分析，載荷施加分為三個載荷步,依次為溫度載荷,壓力載荷和位移載荷,第三步位移載荷分為多個時間子步逐漸增加,通過結構中塑形應變出現的時間,得到金屬波紋管發生屈服時對應的位移量,即認為此時的位移量是金屬波紋管的極限位移載荷。
金屬波紋管的溫度載荷由傳熱分析計算結果直接提取,兩端溫度從454℃至577℃;此外還對調節閥閥體被保溫層覆蓋時,金屬波紋管兩端溫度為500℃至577℃情況下,以及金屬波紋管在常溫25℃情況下的金屬波紋管應力分布及屈服時間進行計算分析。
金屬波紋管在設計工況下,上端為高溫端,下端為低溫端,低溫端由于材料屈服極限較高,故應力位置出現在金屬波紋管溫度較低的一端,而塑形應變發生于高溫端。
金屬波紋管在溫度、壓力和位移載荷綜合作用下,應力位置出現在波峰波谷附近,且隨著與波峰波谷距離的增加,金屬波紋管應力逐漸減小,在金屬波紋管中部出現應力最小值。金屬波紋管的Mises應力值為169MPa,出現在金屬波紋管兩波片交界部位,這是由于金屬波紋管厚度在此處突然增加所致。
金屬波紋管塑形應變位置與應力位置相一致,在金屬波紋管兩波片交界處塑形應變。
總結
(1)根據溫度、壓力和位移載荷作用下、金屬波紋管應力分析發現,位移載荷是造成金屬波紋管損壞的主要原因,金屬波紋管與金屬波紋管相比,相同尺寸的金屬波紋管形式更為適合熔鹽堆調節閥所使用工況;
(2)得到了金屬波紋管在設計載荷下應力分布規律,應力位置出現在波峰波谷側面,金屬波紋管應力隨著與波峰波谷距離的增加,逐漸減小;
(3)金屬波紋管出現屈服位置出現在金屬波紋管波片交界及位置,與應力位置不一致,高溫使得金屬波紋管進入屈服的時間大大提前,約為常溫下屈服時間的三分之一,但調節閥閥體采取保溫措施對金屬波紋管屈服影響不大。
