波紋的案例
基于ANSYS的波紋管波形參數對平面失穩影響的分析
摘要：為了研究波紋管波形參數對波紋管平面失穩的影響，使用ANSYS軟件建立了波紋管的有限元模型，對不同波形參數下的波紋管有限元模型進行了模態分析與特征值屈曲分析。有限元計算結果表明，增加波紋管的壁厚和波距，或者減小波高，會使波紋管的固有頻率和屈曲載荷增加，因此在波紋管設計時，在滿足綜合性能情況下，可通過在一定范圍內增加波紋管的壁厚和波距，或者減小波高的方法減少平面失穩的發生；同時模態分析求出了波紋管的固有頻率和振型，可以避免在工程作業中，因為外界振動頻率與波紋管固有頻率相同而發生共振現象，致使波紋管發生平面失穩，為工程設計提供有效參考。
關鍵詞：波紋管;ANSYS數值模擬;屈曲分析;模態分析;波形參數;平面失穩;
0 引言
波紋管膨脹節是用于管道連接和補償裝置，是一種薄壁型殼體，廣泛用于航空航天、化工、船舶等領域，它在工作時可補償由于熱脹冷縮和壓力變化帶來的位移變化，同時還可以起到降噪、減震的作用。在工作中波紋管常會因為內壓過大而產生平面失穩，平面失穩一般發生在長度與直徑之比較小的波紋管中，或者無加強型波紋管中，是指波紋所在的平面不再與波紋管的軸線保持垂直，一個或多個波紋出現傾斜或彎曲[1]。張慶等[2]提出用ANSYS有限元法對同時承受軸向、橫向和轉角位移載荷的波紋管進行內壓穩定性分析。葉陳等[3]利用 ANSYS軟件對未發生位移的波紋管平面失穩壓力進行有限元分析。陳曄等[4]用ANSYS有限元軟件對U形無加強波紋管在不同平面失穩工況下的應力響應進行了計算。張道偉等[5]對波紋管在拉伸條件下的外壓穩定性進行了試驗研究和非線性有限元分析。但由于波紋管是薄壁結構，形狀不規則，應力也分布較復雜，導致波紋管性能受波形參數影響較大，而波紋參數對平面失穩影響的研究也較少。
展開 金屬波紋管液壓成形技術及設備
金屬波紋管是一種帶有連續波紋狀異形截面的管狀零件，是波紋管類組件重要的組成部分。由于特殊的結構形式，使其在連接、密封、吸振等方面具備優于直壁管件或者金屬軟管所不具備的功能。也正是由于這種特殊的管壁形狀，對其成形技術和成形裝備提出了更多的要求。時下針對金屬波紋管的成形技術種類繁多，例如有液壓成形、機械或橡膠脹形、焊接成形、電化學成形、旋壓成形、滾壓成形、電磁成形、超塑成形、水射流漸進成形和半無模成形。結合各個技術特點，都有相對應的波紋管類型和使用范圍。本文圍繞當前工業中應用較為廣泛的金屬波紋管液壓成形技術及相關設備進行重點介紹。
金屬波紋管的應用
從1929年第一根波紋管的誕生，至今已有近百年的歷史。早期的波紋管應用在測量儀器中，作為彈性輔助原件。作為基礎元件的金屬波紋管以及其組成的部件，是現在裝備制造及工業生產系統中不可缺省的組成部分。金屬波紋管在航空航天，汽車制造，密封閥門，建筑工程以及醫療衛生等領域有著十分廣泛的應用。
國內外眾多汽車生產商將金屬波紋管作為降噪裝置，應用于車輛排氣系統中（圖1）。在汽車行業中使用的是由雙層不銹鋼板，先進的生產工藝制成的金屬波紋管，布置在發動機與排氣管組件的連接處。波紋管降噪裝置可以阻止源自發動機的振動向排氣管組件傳播，并降低排氣系統和車架的共振，以減少整車振動噪聲。
圖1 汽車排氣系統用金屬波紋管降噪裝置
閥門在現代化工工業、石化冶煉、熱力發電等生產部門有復雜的管網系統，具有舉足輕重的作用。尤其是在大口徑防泄漏的關鍵節點上需選用金屬波紋管閥門（圖2）。耐高壓、耐腐蝕的金屬波紋管組件與閥體內腔活動部件構成密封，阻止高壓流體從閥桿縫隙溢出。
展開 【創新】一種雙層波紋鋼板拱橋
雙層波紋鋼板橋根據設計圖紙提前在工廠車間加工波紋鋼板組件，運至現場拼裝完成橋梁的施工，節約施工時間，節省材料，工程量小且使用壽命長。
技術特點:雙層波紋鋼板拱橋包括由波紋鋼板制作的第一拱形承重部和第二拱形承重部，以及抗壓填充部；兩層鋼波紋板之間設置有若干加強筋板，加強筋板連接設置在上層鋼波紋板的波峰處和下層鋼波紋板的波谷處，上層鋼波紋板連接的加強筋板下方設置伸縮裝置與下層鋼波紋板連接，在重疊的兩層波紋鋼板之間填充有耐候膠。多塊波紋鋼板拼接后形成多個橫向的拼接縫，相鄰的橫向拼接縫不在同一直線上。
1-砼基墩、2-波紋鋼拱圈、3-側墻、4-側墻基礎
技術優點:
（1）本波紋鋼板橋比傳統波紋鋼板橋的所適用的填土更高，適用跨徑更大；
（2）填充物被包裹在波紋鋼板內部，減小了外部環境的腐蝕，延長了橋梁使用壽命；
（3）不需要大量的周轉材料，降低了施工成本；
（4）所需傳統建筑材料較少，現場無建筑垃圾，綠色環保；
（5）波紋鋼板拱橋是一種柔性結構，能適應較大的沉降與變形，具有一定的抗震能力，增加了橋梁的安全性能；
（6）拱形橋面，外形更加美觀。
技術缺點:
（1）板片連接構造復雜，拱腳連接構造較復雜，對加工精度要求高。
（2）兩層波紋板受力如何分擔不明確；
（3）鋼波紋板與填充物之間無錨固措施，填充物施工難度較大；
展開 波紋管與線束的匹配原則
一、波紋管與導線的匹配
昨天有個網友問導線直徑大小 與波紋管直徑（內徑）是如何匹配的？大家都知道波紋管材質算是比較硬的，如果兩者直間留的間隙過小，對于閉口波紋管來說，不僅難穿管，而且使波紋管失去韌性，裝車時轉彎半徑增大，裝配困難！兩者間隙過大的話呢 ，無疑是一種浪費！那么怎么去匹配呢？一般波紋管選擇滿足約20%的余量即可，建議300mm以內長度的可以使用閉口波紋管，大于300mm盡量選擇開口的波紋管！
二、 對于波紋管的裁切裝配一般遵循以下要求：
1）波紋管不能破壞導線絕緣層；
2）必須使用工具裝配管子；
3）根據圖紙選擇正確的波紋管；
4）檢查管子切斷口須保持垂直；
5）檢查管子切斷口須在波峰上。
三、波紋管的常見安裝方法
展開 
鋼波紋板結構在隧道工程中的應用
在國外一些發達國家，鋼波紋板結構已普遍應用于既有鐵路工程。該方案具有如下幾方面優勢：
（1）對既有鐵路線運營的影響降至最低。主體結構采用預制拼裝結構，板片在工廠內加工完成，分片疊合后，采用汽車運輸至施工現場，然后現場拼裝成整體，采用汽車吊吊裝至擴大基礎上，既有鐵路線無需限速。
（2）施工速度快。采用預制拼裝施工工藝，比傳統混凝土橋跨方案可縮短50%的工期。
（3）該工程造價低。傳統橋梁需要多跨預制結構，采用本方案，僅需一跨，工程造價節約50%以上。結構高度小，可減少接線長度，進一步節約工程造價。
（4）耐久性好。采用成熟的鍍鋅施工工藝，使用壽命100年。
（5）低碳環保。響應國家政策號召，采用低碳環保的建筑材料。
基于以上優良的施工和工作性能，國內外開始采用波紋板隧道結構。以下是國內外一些部分工程案例：
【案例1】管拱形閉口斷面鐵路隧道
本項目為新建工程，隧道端墻采用格賓柔性擋土墻，受力協調性和波紋板結構協調，格賓擋土墻為拼裝式結構，施工速度快。
閉口截面波紋鋼板結構鐵路橋梁
【案例2】高拱斷面雙軌鐵路隧道
本項目為被交道新建，要求不能中斷鐵路交通。鋼波紋板結構采用分體式結構，內部設置支撐架，便于波紋板拼裝定位。
雙軌道波紋鋼板鐵路隧道1
雙軌道波紋鋼板鐵路隧道2
波紋鋼板鐵路隧道2
公路上跨既有鐵路線
【案例3】高拱形單軌隧道
隧道斷面采用高拱型斷面，端墻采用波紋板結構。
通車中的波紋板橋
以上為國際案例，實際上，基于鋼波紋板結構的優異性能，國內隧道工程也開始嘗試采用波紋板結構，以下為國內案例。
展開 波紋管密封截止閥與普通密封截止閥的區別
三、波紋管密封截止閥與普通密封截止閥比較：
在工業使用中，截止閥引起的外漏：高溫、劇毒、易燃易爆、輻射性介質等等，不僅污染環境，還經常造成重大的人身和財產損失。波紋管密封截止閥采用波紋管密封的設計，完全消除了普通截止閥閥桿填料密封老化快易泄露的缺點，波紋管截止閥不但提高了使用能源效率，增加生產設備安全性，減少了維修費用及頻繁的維修保養，還提供了清潔安全的工作環境。
仿真APP在金屬波紋管液壓脹形工藝設計中的應用
一、背景介紹
金屬波紋管是帶有波紋狀截面的金屬管狀零件，在工業中應用廣泛。金屬波紋管特殊的截面形狀使其具備較好的柔韌性，能夠在一定范圍內伸縮彎曲。這一特性賦予波紋管兩大用途：一是作為變形補償器，可用于補償管道設備由于溫度變化、振動、膨脹等條件引起的變形，有效吸收所在系統或設備變形產生的能量，減少應力集中，防止設備受到損壞。二是作為密封器件，在密封配合時能形成穩定的密封接觸面。即使在面臨振動沖擊、溫度變化、壓力波動等復雜嚴苛的工況時，仍能保持密封面緊密貼合，有效防止介質泄露。此外，波紋狀的管壁結構使金屬波紋管相比于傳統的直壁管道有更大的表面積，這有助于提高散熱效率。因此，金屬波紋管也常被用作散熱冷卻管道。
隨著技術的不斷發展，金屬波紋管的應用場景越來越多，例如精密金屬波紋管還可作為敏感元件，在自動控制和測量儀表領域發揮關鍵作用。
圖1 不同應用場景下的金屬波紋管
波紋狀的截面形狀給金屬波紋管帶來了諸多優異的性能，但是對加工工藝的要求也變得更高。液壓脹形法是工業界常用的金屬波紋管加工工藝之一，具有高效率、高精度、低成本等優點。該工藝的原理是在金屬管道內部施加內壓，使管道徑向膨脹，在模具擠壓和內壓整體作用下，形成波紋狀結構。此過程中，管道胚料產生較大程度的塑性變形，成形后會存在殘余應力。另外，工藝中的一些關鍵參數，如內壓幅值、模具尺寸等，也會影響波紋管的最終成形質量。目前，工業界通常通過經驗或試驗來確定這些參數，成本高、周期長，且難以達到最優參數組合。
圖2 金屬波紋管液壓脹形工藝原理示意圖
仿真計算是隨計算科學發展出來的先進方法。通過仿真計算，可以在計算機中模擬液壓脹形工藝加工金屬波紋管的各個階段，分析不同工藝參數對最終產品成形質量的影響，優化結構應力狀態，加速工藝設計過程。
展開 哈工大《CS》：具有形狀記憶能力的3D打印連續纖維增強復合波紋夾芯結構的彎曲性能及失效行為研究
在另一種類型的夾芯結構中，夾芯是波紋形的，它可以被設計成各種幾何形狀，如三角形、梯形、正弦形和六角形的蜂窩形狀。這些波紋夾芯結構具有優越的減震能力和抗彎曲性能，應用于航空航天和海洋工程的綜合防護系統。已有報告對金屬波紋夾芯結構的彎曲性能進行了理論、實驗和數值研究。Seong等人從理論和實驗上研究了金屬波紋夾芯板的準各向同性彎曲行為。Valdevit等人通過實驗測量和數值計算，研究了波紋夾芯鋼板的橫向和縱向彎曲性能。
當面板和波紋夾芯都是由纖維增強復合材料(FRCs)制成時，波紋夾芯結構對結構應用可能更具吸引力。由于FRC波紋夾芯結構不僅比金屬波紋夾芯結構進一步減輕了重量，而且復合材料的可調力學性能更為波紋夾芯結構提供了更大的設計靈活性。然而，
熱壓成型、纏繞、拉擠、真空輔助成型等復合波紋夾芯結構的傳統制造工藝需要高壓釜或復雜的剛性模具，從而阻礙了復合波紋夾芯結構的廣泛應用。
快速成型技術（如增材制造，通常被稱為3D打印）的進步，為具有自由形式的2D和3D拓撲的蜂窩芯提供了容易制造的可能性
，這是很難用一般的制造工藝（如熱壓和注射成型）制造的。
使用最廣泛的 3D 打印方法是基于擠出的方法和基于粉末層融合的方法
，例如熔融長絲制造 (FFF) 、直接墨水書寫 (DIW) 和選擇性激光燒結（SLS）。這些方法通過逐行沉積原材料，然后逐層沉積來形成三維對象。
展開 Catia在波紋鋼腹板組合梁深化設計中的應用
在該項目中，波紋鋼腹板需要用以直代曲的形式，橋梁內外弧造成的差異通過腹板末端的直板段進行調節。在CATIA軟件中可以定義“用戶特征”，它的作用是可以讓波紋鋼腹板自適應的調節，再結合CATIA的可視化編程功能，批量生成符合要求的波紋鋼腹板。
編程界面
一跨波紋鋼腹板
將波紋鋼腹板圖紙導出來后，我們可以看到：原先波紋鋼腹板每個周期的長度為1.2m，但是由于以直代曲和內外弧的差異，導出的圖紙中波紋板件的末端會自適應的減小或者增大。該結果得到了業主方的認可。
模型中的腹板
腹板俯視圖
腹板展開圖
三、批量化出圖
因為整座橋梁的圖紙較多，在橫坡不變的情況下，每跨的圖紙大概有50多張，若考慮超高變化的部分橋梁，整座橋的圖紙多達1000張左右，如此龐大數量的圖紙若挨個進行手工出圖是非常繁瑣與不經濟的。借助于CATIA的知識工程模塊不僅可以對橋梁進行批量化的建模，而且還可以批量化的生成大部分圖紙，圖紙中的標注、編號等信息都可以自適應的變化，減少了設計人員的工作，提高了生產效率。
整橋模型
軟件界面的出圖
四、模型中尺寸的提取
BIM是Building Information Modeling的縮寫，即建筑信息模型，在該模型中包含了該建筑結構的信息。這些信息的是用于指導工程實踐的，這樣才能體現BIM的價值。對于該橋梁而已，需要提取各個板件的尺寸信息，用于板件的采購與加工，最后在現場拼裝成整個橋梁結構。
展開 基于ANSYS的U形波紋管熱應力分析
本文基于非線性有限元理論,針對波紋管軸向剛度大,徑向剛度小,能承受較大的軸向位移和一定的內、外壓力的特點,采用ANSYS有限元軟件首次對整體波紋管進行熱-應力耦合分析,研究波紋管在交變載荷和溫度場的作用下剛度與位移、應力應變情況,并預測波紋管的疲勞壽命
基于ANSYS的U形波紋管熱應力分析.pdf
波紋管補償器的挑選有哪些技巧？
由構成其工作主體的波紋管(一種彈性元件)和端管、支架、法蘭、導管等附件組成。 屬于一種補償元件。利用其工作主體波紋管的有效伸縮變形，以吸收管線、導管、容器等由熱脹冷縮等原因而產生的尺寸變化，或補償管線、導管、容器等的軸向、橫向和角向位移。也可用于降噪減振。
在現代工業中用途廣泛。供熱上，為了防止供熱管道升溫時，由于熱伸長或溫度應力而引起管道變形或破壞，需要在管道上設置補償器，以補償管道的熱伸長，從而減小管壁的應力和作用在閥件或支架結構上的作用力。
補償器采用矩形截面，圓角波形，管道中單個膨脹節承受二維方向位移。由2個膨脹節組成的肘接管道可承受三維方向位移。矩形圓角金屬波紋膨脹節有全高、半高型、按照煙道尺寸，應力應變要求用戶可多波節選用。
1、用戶根據管系熱位移情況選定了合適的補償器以后，至少還得提供管內的流通介質，煙風道的設計壓力，運行時的最高溫度，煙風道橫截面的外形尺寸(長、寬)所選用的波形(全高216mm、半高108mm)和波數(單個波紋單波數不超過6波)，以便進行補償器的結構設計和制造。
2、每波最大允許膨脹量：全高型△α=±24mm半高型△α=±12mm。
3、擋灰板：對風道或少塵的管道可以不采用，對多塵的煙道應采用檔灰板。
4、為減少波紋管的波節數，應考慮冷拉50%。
5、補償器適用于截面面積小于4.6平方米以及煙風道外形尺寸中有一邊小于1.5m但大于0.6mm的場合。標準全高型波紋補償器適用于所有的煙風道。
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Gagne公司免費3D CAD工程波紋管模型下載
新的在線工具使工程師能夠以原始CAD格式配置、下載和定制波紋管，從而節省時間并提高設計精度。
精密波紋管制造領域的領先企業Gagne公司推出了新的在線配置器，幫助工程師設計、定制和下載波紋管的3D CAD模型，以便在項目中使用。該工具由CADENAS打造，采用eCATALOG 3Dfindit技術，用戶可即時訪問100多種格式的原始CAD文件。
在線配置器可指導用戶選擇正確的波紋管類型，然后根據項目要求對尺寸、材料和端部連接進行微調。工程師可以調整卷積數、安裝方式和長度等屬性，以匹配特定的使用情況，例如像保護敏感元件、平衡運動或是密封環境。
配置完成后，用戶可立即下載100多種格式的原始CAD模型，兼容所有主要設計平臺，包括 SOLIDWORKS、Inventor、AutoCAD、Catia、Creo、NX 等。省去了不必要的轉換步驟，團隊可以更快地完成從理念到產品原型的轉換。
隨著eCATALOG 3Dfindit的推出，Gagne配置器能夠充分借助最大的搜索3D產品數據的工程師網站之一3Dfindit。在3Dfindit平臺上瀏覽的工程師，現在他們可以檢測和配置Gagne的波紋管，從而在設計和決策階段就能直接和新客戶取得聯系。
通過此次發布，Gagne公司將其工程專業技術帶入一個數字平臺，該平臺符合現代設計團隊的工作方式：快速、靈活和在線。該工具簡化了購買流程，強化了Gagne作為各行各業值得信賴的定制工程解決方案供應商的角色。
展開 應用ANSYS ADPL語言建立波紋鋼梁模型
1、模型描述：鋼梁為工字型梁，但中間腹板為正弦曲線，因此為波紋腹板鋼梁。鋼梁上板跨度8m，高6m，下板跨度7m，高5m。上下梁寬1m。波紋為正弦曲線，在下板上的波長為0.4m，波紋半幅高0.1m。
用APDL語言對其進行建模，得到模型見下圖所示：
上部局部模型見下圖：
2、單元劃分：
采用SHELL181單元進行網格劃分，該單元適合對薄殼體結構進行分析。它是一個4結點單元，每個結點具有6個自由度：x,y,z方向的位移自由度和繞X,Y,Z軸的轉動自由度。Shell181單元非常適用于分析線性的，大轉動變形和非線性的大形變。殼體厚度的變化是為了適應非線性分析。在該單元的應用范圍內，完全積分和降階積分都是適用的。SHELL181單元闡明了以下（荷載剛度）分布壓強的效果。 SHELL181單元可以應用在多層結構的材料，如復合層壓殼體或者夾層結構的建模。
3、載荷和邊界條件
對模型施加垂直向下的力F，對兩邊進行全約束，具體見下圖：
4、求解結果
通過靜力分析，得到模型在垂直載荷作用下的應力和變形，分別見下圖：
5、總結
本文主要對波紋腹板鋼梁進行建模，這里重點為波紋腹板的模型建立。采用APDL語言進行模型建立，展示了APDL語言的強大功能。
展開 波紋管湍流流動FLUENT仿真 ￥299
波紋管結構是熱交換器設備的常用組件，波紋管湍流模擬需要有特殊的網格處理方式。本算例以周期邊界算法為基礎，驗證波紋管湍流仿真結果與實驗結果的對比。
模型主要邊界條件
模型網格
仿真結果，流線圖
與實驗結果對比，x方向速度
省錢省力又環保的新型波紋鋼養殖池
新型波紋鋼帆布養殖池，外支架由波紋鋼板組成，具有防銹、防老化能力，使用壽命長，圓形的造型，外壁波浪形設計，雙排螺絲鎖定，大大提高了承水能力。
內壁由PVC帆布經過高溫熱熔拼接，帆布水池能高效防水，防曬、耐撕裂、抗凍抗老化性能，再配合配套排污系統，能夠高效排污，使水產品能有一個舒適的生長環境。
另外，波紋鋼板是模塊化設計，可根據實際情況訂制尺寸，帆布可折疊，方便運輸、容易安裝、并且具有結實耐用等優勢，現已廣泛應用于魚類、蝦類、水蛭、螃蟹等水池養殖。
