Ω形波紋管的設計理論與過程優(yōu)化.pdf

1、隨著Ω形波紋管的應用變得越來越廣泛，對其設計標準和設計過程有了更高的要求。目前，在Ω波紋管設計標準中，內(nèi)壓、位移工況下的研究已有很大進步，但是在外壓或真空情況下還未形成權威性的結論;另外，在Ω波紋管設計過程中，其計算量大、公式復雜、應力評定參數(shù)多，致使設計者在應力校核過程中比較費時，而且容易出現(xiàn)錯誤，嚴重影響了設計人員的工作效率。本文針對上述的兩個問題，主要圍繞著外壓情況下Ω波紋管設計標準的優(yōu)化改進和如何提高設計人員在應力校核過程的工作

2、效率展開了以下工作：
　?、叛芯苛薊JMA中對Ω形波紋管計算標準。詳細分析了R.Broyles提出的Ω波紋管在外壓情況下的應力標準并對其標準進行了推導研究，提出該計算標準中子午向應力公式的修正系數(shù)有待優(yōu)化。
　?、平⒘甩感尾y管在外壓情況下的數(shù)值模型，并利用實驗驗證了有限元模型的正確性。通過數(shù)值模擬，提出了Ω形波紋管影響子午向應力的重要參數(shù)為直徑D、大圓環(huán)半徑R、小圓環(huán)半徑r。另外，在對比不同模型的應力集中時，發(fā)現(xiàn)到r/R

3、的值過大或過小會引起“邊波效應”和應力集中位置增加，故推薦在設計時保證r/R在0.3-0.5之間。
　　⑶確定了直徑D、大小圓環(huán)比值r/R作為優(yōu)化修正系數(shù)K的參數(shù)。建立了100組有限元數(shù)值模擬，對修正系數(shù)K進行了曲線擬合。通過對比數(shù)值發(fā)現(xiàn)，本文曲線擬合的修正系數(shù)K提高了計算的精確度，同時，也能夠很好的彌補R.Broyles方法中未考慮直徑對子午向彎曲應力的影響。
　　⑷設計了“以用戶為中心”的Ω形波紋管計算標準軟件。首先，通

4、過計算機輔助設計對其功能進行了實現(xiàn)。然后，通過用戶體驗和迭代設計，對界面進行了優(yōu)化設計和研究，提高了該程序的可用性。其中，在對界面布局的設計中，應用了眼動實驗來對結果選擇。最后，經(jīng)QUIS調(diào)查分析，該軟件有效地解決了工程師在設計校核工作中計算量大、工作效率低的問題，獲得了用戶較高的滿意度。另外，根據(jù)前文提出的設計原則及用戶需求的要求，本文對校核程序的手機APP進行了概念性的界面設計。
　　⑸本研究為外壓情況下的Ω形波紋管設計標準提