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            預應力塑料波紋管有限元分析理論

            來源:有限元分析 作者:預應力塑料波紋管 發布日期:2018-08-20

              

            1、有限元理論簡介

              隨著計算機技術的快速發展和普及,有限元方法迅速從結構工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學技術領域,成為一種豐富多彩、應用廣泛并且實用高效的數值分析方法。有限元分析(FEA,Finite ElementAnalysis)的基本概念是將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成,對每一單元假定一個合適的(較簡單的)近似解,然后推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件),從而得到問題的解。因為實際問題被較簡單的問題所代替,所以有限元分析的結果不是準確解,而是近似解。由于大多實際問題難以得到準確解,而有限元不僅計算精度高,而且能適應各種復雜形狀,因而成為行之有效的工程分析手段。

              對于不同物理性能和數學模型的問題,有限元求解法的基本步驟是相同的,只是具體公式推導和運算求解不同.有限元求解問題的基本步驟主要可分為前處理、求解和后處理三個階段。前處理是建立有限元模型,完成網格的劃分;求解是應用合適的求解方法,進行求解計算;后處理則是采集處理分析結果,得到有用信息,對比實際的結果或為實際應用提供參考。

              預應力塑料波紋管有限元分析理論

            2、預應力塑料波紋管有限元理論分析

              預應力塑料波紋管屬于薄殼零件,一般來講,殼體的厚度比其他尺寸(如長度、曲率半徑等)小得多殼體稱為薄殼。由殼體厚度構成的曲面稱中曲面。當薄殼受載荷而發生微小的變形時,與薄板相似,也可以忽略沿殼體厚度方向的擠壓變形和應力,且認為符合直線法假設,薄殼中曲面法線上各點在變形過程中仍保持在變形后中曲面的法線上。但是,殼體變形時,中曲面的曲率發生了改變,產生了橫截面(通過法線的截面)上的正應力和平行于中曲面的剪應力。這些應力在截面內合成了彎矩和扭矩。這些彎曲的內力合稱為彎矩。薄殼變形時,中曲面也發生了面內的伸縮變形,對應有中曲面內的正應力和煎應力,可合稱為中面力和膜力。薄殼的膜力和彎矩是互相影響的,它們共同承載了殼體上承受的外載荷。由于殼體變形和承力的復雜性,再加上本身幾何形狀的復雜性,使殼體結構的分析成為力學中相當困難的一類問題。在一些不同的假設條件下,可以列出各種不同的控制方程,但是,只有在很特殊的情況下,才能求得其位移和應力的解析解,而且解的形式一般也是相當復雜而不便于工程應用的。

              采用有限元分析的殼體,可以將整個結構分成很多單元,當單元很小時,可以把每個單元近似為平板、折板或某種長曲率的殼塊等,對于這種幾何形狀比較簡單的單元,其變形與應力分析就十分方便。如取為平板單元,則平板單元彎曲和面內變形互不影響,可視為平板彎曲和平面問題的疊加。如取為某種特定的曲殼塊單元,一方面簡化了單元的幾何性質(如為圓柱殼、二次曲面等),另一方面由于曲殼很小,接近于平板,也可采用比一般殼體理論更為簡化的扁殼理論,進行單元計算。因此,對于單元分析來說,往往可以不設計復雜的殼體理論“.。

              預應力塑料波紋管是軸對稱的結構,它的中曲面是由曲線繞中心軸旋轉而成的,當此結構承受的載荷也對稱于中心軸時,預應力塑料波紋管的的變形、應力等也都對稱于中心軸,屬于軸對稱變形問題。對于這種類型結構,只需研究一個通過中心軸z的截面。

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