波紋膨脹節的設計軟件研究

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波紋膨脹節是工業管道配管技術必備裝置，因其核心元件波紋管采用多層薄壁（0.6～1.2mm）耐蝕合金，又成為管道配管中最薄弱環節。在行業技術標準GB/T12777-2008《金屬波紋管膨脹節通用技術條件》中，僅對設計計算、強度校核及產品結構等提出了安全質量要求，而對管路配管系統未做技術要求。而波紋膨脹節的設計恰恰是以管路系統應力轉化為支持的，本軟件將管道系統應力和管路應力分析與波紋膨脹節應力分析，通過CAESARⅡ《管路系統設計分析軟件》、波紋管設計軟件和波紋膨脹節材料庫、波紋管模具庫等有機整合后，完成對波紋管膨脹節的有限元分析和結構設計，科學的實現了對管路系統應力對波紋膨脹節產品的轉化。填補了工藝配管技術中波紋膨脹節設計空白。項目實施將工藝管路和管道與配管技術有機轉化成一體，從而使波紋膨脹節設計更具有符合性、科學性、可靠性。金屬波紋管及翅片式波紋管在內燃機冷卻器中的應用，在汽柴油發動機冷卻器殼體內或冷卻芯子的兩管板間安裝1~1000根帶有間斷性凸凹狀金屬波紋管，采用擴管法、焊接法等方法將其固定在一端管板上，使冷卻介質的流動狀態發生改變，達到提高傳熱系數，增加傳熱效率。該發明構思新奇、工藝實用、成本低廉、性能可靠、傳熱效率高、不結垢、壽命長、熱應力小。實現思路如下：

軟件具體實施技術路線

1）該軟件以德國CAESARⅡ《管路系統設計分析軟件》為基礎，針對不同工藝管路和管道的工況進行整體有限元分析，通過CAE－SARⅡ《管路系統設計分析軟件》完成管路和管道應力集結點分析，然后對集結點應力轉化為波紋管應力和波紋膨脹節結構設計依據。輸出分析報表并對錯誤節點進行提示。2）該軟件通過波紋管設計軟件（GB/T12777-2008《金屬波紋管膨脹節通用技術條件》）和建立的產品材料庫、波紋管模具庫，完成波紋管參數化設計。3）該軟件采用INVEN－TOR軟件對波紋膨脹節結構進行優化設計，使其生成波紋膨脹節三維空間圖型，從而確立波紋膨脹節使用、運行、安裝狀態。同時，將其轉化為機械平面圖樣和生成產品零部件圖樣。4）通過工藝設計軟件，將零部件圖樣，完成工藝路線設計和工藝工步設計。5）生成生產制造用全部技術文件。

軟件的應用

通過該關鍵研發完成，應用于企業波紋膨脹節產品設計、生產制造與管理、質量控制和追溯性管理。1）通過CAESARⅡ《管路系統設計分析軟件》、波紋管設計軟件、材料庫軟件、模具庫軟件、INVENTOR軟件的整體設計，科學有效的將波紋膨脹節設計與管路及管道系統設計整合一體。特別是IN－VENTOR軟件將波紋膨脹節總體設計轉化為零部件設計，使其完成了產品標準化設計，大大降低了設計成本，減少了人為不確定因素影響，使膨脹節設計更具有完整性、統一性和通用性。大大推進了企業標準化工作的建設。對企業實現標準化作業、推進生產標準化管理、控制質量成本都具有深遠意義。2）通過波紋管設計軟件、材料庫軟件、模具庫軟件建立，完成了對材料、模具的規范化管理，能有效控制材料成本和模具維護與管理。3）通過INVENTOR軟件，使波紋膨脹節直接生產產品制造用零部件圖樣和工藝技術文件。直接轉化為生產、檢驗控制文件。4）項目實現了技術設計、質量控制、生產制造、應用追溯一體化。（本文作者：曹曉娜 單位：秦皇島北方管業有限公司）