變形量對金屬軟管疲勞壽命的影響分析

倪洪啟，林思雨，李寶志，孟憲春，隋國于

（1.沈陽化工大學 機械與動力工程學院，沈陽 110142；2.秦皇島北方管業有限公司河北省波紋膨脹節與金屬軟管技術創新中心，河北 秦皇島 066004）

對于外部裝有金屬編織網套的、長徑比大于等于3 的波紋管稱為金屬軟管[1]。金屬軟管具有柔性大、軸向剛度小等特點，可以在管道系統中起到補償位移的作用[2-3]，所以它被廣泛應用在石油化工、航空航天等工業領域。然而，絕大多數金屬軟管生產廠家沒有給出相關的彎曲疲勞性能指標且部分工程人員認為金屬軟管可以隨意彎曲[4]，所以在使用時沒有考慮變形量大小對金屬軟管使用壽命的影響，導致金屬軟管發生早期失效，從而引起事故發生。因此，研究金屬軟管變形量變化對金屬軟管疲勞壽命的影響規律具有重要意義。

1 金屬軟管疲勞分析理論基礎

1.1 編織網套分析理論

網套是由多股鋼絲按照一定的編織角α 編織而成[5]，它不僅能起到保護內部波紋管的作用還可分擔一部分外載荷，提高金屬軟管的使用壽命，是金屬軟管不可或缺的組成部件。由于編織結構的復雜性，在對網套進行分析時要選擇合理的分析方法。目前，網套的分析方法有等效剛度法和梁模型分析法兩種[6-8]。等效剛度法的核心思想是將網套重疊的位置視作鉸接并計算其某一方向的等效剛度，通過疊加原理得出網套的總體剛度，最后用一個與總剛度相等的連續模型來替代復雜的網套結構。……