[发明专利]一种输送管动强度分析方法

摘要

一种输送管动强度分析方法，本发明由静强度分析、模态分析、随机响应分析和疲劳损伤计算评估六部分组成，首先通过有限元软件Abaqus的static general模块、Frequency模块、Random reaponse模块依次实现输送管的静强度分析、模态分析和随机响应分析，然后采用Mises应力谱密度估算方法计算出Mises应力谱密度，基于随机振动的功率谱密度法，得到输送管的定量疲劳损伤后进行评估。本发明能够评价输送管动强度是否满足要求，在管路产品设计时提前揭示风险，提高了输送管动强度评价效率。

主权项

一种输送管动强度分析方法，其特征在于步骤如下：(1)首先将推进剂重量等效处理后，在有限元软件Abaqus中对输送管进行建模，所述的输送管道建模包括输送管的几何属性和材料属性；(2)判断输送管模型几何和材料的正确性，若不正确返回步骤(1)，若正确则对模型施加内压、位移和温度载荷，利用有限元软件Abaqus进行静强度分析；(3)判断输送管静强度是否满足要求，若不满足要求，改进输送管道结构返回步骤(1)，若满足要求，则利用有限元软件Abaqus进行模态分析；(4)利用有限元软件Abaqus，并结合步骤(3)中分析得到的模态以及对模型施加随机激励进行随机响应分析得到的应力分量均方根及功率谱密度；(5)对步骤(4)中分析得到的应力分量均方根及功率谱密度，根据Mises应力功率谱密度估算方法计算Mises应力功率谱密度；(6)根据步骤(5)中计算得到的Mises应力功率谱密度，由Dirlik公式计算出输送管的疲劳损伤；(7)判断输送管疲劳损伤是否满足要求，若不满足要求，改进输送管道结构后返回步骤(1)，若满足要求，则结束；所述步骤(1)中推进剂重量等效处理包括如下步骤：输送管等效密度ρ通过公式得到：ρ=ρ1+D4δρ2]]>其中，D为输送管路内径，δ为输送管路壁厚，ρ1为输送管材密度，ρ2为推进剂密度；所述步骤(3)中判断输送管静强度是否满足要求包括如下步骤：(a)输送管静强度安全因子η通过如下公式得到：η=1.67σsσ]]>其中，σ为静强度分析得到的输送管Mises应力，σs为管路材料在设计温度下的屈服强度；(b)若η≥1，则输送管静强度满足要求，反之若η＜1不满足要求；所述步骤(5)中Mises应力功率谱密度估算方法如下：输送管Mises应力谱密度G(σM)通过如下公式得到：G(σM)=G(σ11)+G(σ22)+G(σ11)G(σ22)+3G(σ12)]]>其中，G(σ11)、G(σ22)、G(σ12)为随机响应分析得到的输送管各应力分量的谱密度；所述步骤(6)中疲劳损伤计算方法如下：输送管疲劳损伤DL通过如下公式得到：DL=E[p]TC(σbσb-σ)m∫0∞Smp(S)dS]]>其中，C、m为材料疲劳曲线参数，σb为管路材料在设计温度下的强度极限，T为输送管振动时间，p(S)为Mises应力概率密度，E[p]为单位之间内的峰值数；所述单位之间内的峰值数E[p]通过如下公式得到：E[p]=[M4M2]12]]>其中，n＝2,4，f1为随机激励的频率下限，f2为随机激励的频率上限；所述Mises应力概率密度p(S)通过公式：p(S)=D1qe-zq+D2zR2e-z22R2+D3ze-z222M0]]>其中，D3＝1‑D1‑D2，所述步骤(7)中判断输送管疲劳损伤是否满足要求方法如下：若输送管疲劳损伤DL≥0.1，则输送管疲劳损伤不满足要求，反之若DL＜0.1满足要求；所述的σ为静强度分析得到的输送管Mises应力；所述的σ11、σ22、σ12为随机响应分析得到的输送管各应力分量。