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摘 要

波纹管膨胀节是一种薄壁挠性作为补偿变形的元件，以它的轴向的伸缩或角度的变化来补偿管路系统或设备因机械运动(或温差)造成的位置移动。由于膨胀节具有补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形，同时膨胀节还方便了阀门管道的拆卸和安装，减小设备振动，降低了设备的振动对管道的影响。现如今膨胀节在现代工业生产中已经得到较为广泛的应用。

本文通过公式计算的方法对Ω形膨胀节的设计计算进行了软件开发。具体研究了材料为奥氏体不锈钢时的膨胀节在各种情况下所受到的应力及其疲劳寿命和材料为抗拉强度σb≤540MPa的碳钢或低合金钢时各种情况下所受到的应力及其疲劳寿命。利用 VB 软件进行程序编制，开发出Ω形膨胀节的设计计算界面，并进行了软件案例考核。整个设计开发过程循序渐进，清晰明朗，实现了利用软件快捷方便的计算Ω形膨胀节所受应力及疲劳寿命的过程。

关键词：Ω型膨胀节 应力 疲劳寿命 软件开发

Design calculation of expansion joint

Abstract

Bellows expansion joint is a thin-walled flexible element, to its axial expansion or angle change to compensate for piping system or equipment due to the temperature difference (or mechanical) caused by the location of the move. Due to the expansion joint with compensating absorption pipeline axial, lateral, angular to the thermal deformation, corrugated compensation for expansion, is convenient for the installation and the disassembly of the pipeline valve, vibration absorption equipment, reduce the influence of vibration of pipeline equipment, absorb the earthquake, subsidence of the pipeline deformation and so on and in the modern industrial production has b een widely used .

In this dissertation, the formula and calculation method of the Omega shaped expansion section design and calculation software is developed. The stress and fatigue life of materials for the expansion joints of austenitic stainless steel under various conditions were studied, and The material for the ultimate tensile strength σb = 540MPa carbon steel or low alloy steel under various conditions when the stress and fatigue life. Using VB software programming, developed the design and calculation of the expansion section of the interface, and the software case assessment. The whole design and development process step by step, clear and bright, the realization of the use of software quickly and easily calculate the stress and fatigue life of the expansion section of the process.

Key words: expansion joint, stress,fatigue life, software development

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1膨胀节的类型及应用 1

1.1.1膨胀节的简介 1

1.2膨胀节设计要点 1

1.2.1设计工况 1

1.2.2材料选用 1

1.2.3膨胀节在管道设计中应考虑的因素 2

1.3膨胀节疲劳性能分析 1

1.3.1环境腐蚀对疲劳寿命的影响 1

1.3.2膨胀节疲劳性能的分析 1

第二章 Ω形膨胀节的设计计算软件开发 3

2.1.Ω形膨胀节的设计和计算 3

2.1.1概述 3

2.1.2符号说明 4

2.2Ω形膨胀节的应力及疲劳寿命计算 5

2.2.1内压作用下产生的应力 5

2.2.2轴向位移作用下的应力 6

2.2.3同时作用下的合成应力 6

2.3Ω形膨胀节的疲劳寿命计算 6

2.3.1材料为奥氏体不锈钢 6

2.3.2材料为碳钢或低合金钢 6

2.4软件开发 6

2.4.1 软件介绍 6

2.4.2软件开发过程 7

2.4.3程序代码 10

第三章软件案例考核 19

3.1材料为奥氏体不锈钢时案例考核 19

3.2材料为碳钢或低合金钢时考核 20

第四章 总结 22

4.1总结 22

4.2 毕业设计回顾与展望 22

参考文献 24

致谢 30

1. 绪论

1.1膨胀节的类型及应用

1.1.1膨胀节的简介

在如今的管道技术中，管道的机械变形、热变形、振动、大型贵重设备与管道间的柔性连接等都离不开波纹膨胀节[1-2]。膨胀节是一种安装在管板式换热器壳体上的挠性结构，凭借着自身易变形的挠性结构，对管束间膨胀变形差进行补偿，从而来去除管束与壳体之间的温差应力，膨胀节现已在机械、核电、石油化工、电力、建筑、冶金等行业得到较为广泛的应用[3-4]。

1.1.2膨胀节的分类

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