隋国于

摘要：将Solulworks建立的波纹管薄壁模型导入WorkLench中，并对此模型进行模态分析，模拟壁厚对其固有频率和振型的影响，为波纹管的谐响应分析提供了可靠的基础。

关键词：波纹管;有限元;Workheench;模态分析

1研究背景

波纹管具有柔性高、耐高温、耐高压、耐腐蚀等优点，在管系中可对轴向、径向进行补偿、降噪和减振。目前设计波纹管时，通常仅计算静载荷和静特性，可能会导致波纹管在使用中因共振而遭到破坏。本文利用有限元分析，对波纹管进行模态分析，仿真出不同壁厚波纹管的固有频率和振型，为波纹管的设计、安装和使用提供了具有实际价值的参考。

2U型波纹管几何模型的建立

U型波纹管是一种截面为波纹状的圆柱形薄壁壳体，外形似U型波浪，本文采用Solidworks对U型波纹管进行建模。建模的过程：（l）在Solidworks中画出草图，具体结构参数见表1;（2）用曲面功能将草图旋转成薄壁模型见图l。

3U型波纹管的模态分析

3.1有限元模型的建立

本文选用304不锈钢（ 06Cr19Nil0），其屈服强度as-205MPa，抗拉强度ab=520MPa，密度=7.8kg/cm3，弹性模量E=196CPa，泊松比v=0.3。

因波纹管的壁厚很小，其长度和宽度方向远远大于厚度方向，所以本文采用壳单元划分网格，这样可使有限元模型更符合实际，确保结果更真实有效。因在Solidworks中得到的是薄壁模型，所以在Workhench中不需进行抽壳，将模型导人Workhench中赋予壁厚后进行网格划分。模型划分网格后得到62436个单元和61952个节点，如图2所示。

3.2边界条件及求解方法的确定

因波纹管的多数工况为两端固定，所以本次分析的边界条件为两端固支