波纹管膨胀节在现代工程多个领域有广泛的应用,尤其在航空航天工程中,多层波纹管膨胀节也具有十分重要的应用价值。 本文主要研究了单层和多层波纹管强度、刚度和屈曲问题,采用大型通用有限元结构分析软件ANSYS对单、多层波纹管进行了强度、刚度和屈曲分析。本文选用空间壳单元 shell93,建立了单层及多层波纹管的有限元结构分析模型,考虑了多层波纹管层与层之间在接触情况下的强度、刚度、屈曲问题,并将分析结果与美国 EJMA 标准中波纹管设计公式得出的结果进行了比较,验证了使用ANSYS计算多层波纹管方法的有效性。 建模本文使用了ANSYS中的参数化设计语言APDL,节省了建模和建立接触对进行结构分析的时间,提高了数值计算的效率。本文分析了单层和多层波纹管在一端固支,另一端分别为自由时的轴向和径向载荷作用下的应力分布,以及接触对之间变形、应力的状况;对多层波纹管的刚度分析了接触情况下层数对多层波纹管刚度的影响,对波纹管的稳定性分析了单层情况下波数对屈曲的影响以及接触情况下多层波纹管的极限屈曲载荷。本文的研究工作为实际多层波纹管膨胀节的结构分析打下基础。其方法可在工程中应用。