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膨胀节波纹管优化设计研究

杨玲  
【摘要】: 金属波纹管膨胀节(简称膨胀节)是现代受热管网和设备进行热补偿的关键部件之一,具有位移补偿、减振降噪和密封的作用,目前已广泛应用于机械、电力、热网、船舶、建筑和冶金等各工业部门。波纹管是组成膨胀节的基本元件。在波纹管设计中,由于要考虑压力、温度、单波补偿量、强度、刚度、稳定性和疲劳寿命等诸多因素的影响,按照常规的设计方法进行手工试算寻找最佳结构尺寸是很困难的。采用优化设计方法对波纹管进行计算机辅助设计,可以节约开发成本,优化产品结构,增强其市场竞争能力,使设计更优,因此对波纹管进行优化设计研究十分必要。 本论文通过分析波纹管的结构参数、设计理论和公式,将影响波纹管性能的独立参数作为设计变量;以最新版的美国膨胀节制造商协会标准(EJMA-98)和GB/T12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》作为设计依据,确定边界约束和性态约束条件;以单波补偿量和质量建立多目标函数,进行双向寻优;对设计特性数据进行了程序化处理;建立了膨胀节波纹管优化设计数学模型。采用以离散复合形法为主体的混合离散变量组合型优化方法对模型求解,不仅运用了离散复合形法的基本方法,而且配以二次曲线加速搜索、贴边搜索、最终反射技术等辅助功能,进一步提高了离散复合形法的效能,获得了较好的优化结果。 膨胀节波纹管优化设计系统用于重庆川仪七厂的实践表明:该软件能满足使用要求,显著缩短产品设计时间,降低产品成本,提高企业新产品开发能力,具有较为广泛的应用前景和推广价值。


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