[发明专利]一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法

权利要求书

1.一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)选用矩形截面梁单元建立反向双螺旋铠装网套的有限元模型，并通过铠装网套的轴向拉伸实验验证；

2)根据燃气软管整体结构、载荷以及响应的三维周期性的特点，建立燃气软管整体三维周期性有限元模型，并进行内压响应分析，得到铠装网套的径向位移和膜应力的有限元值；

3)基于铠装网套的圆柱壳假定，将铠装网套径向位移等效为铠装网套直接承受的内压作用所致，得到铠装网套的膜应力的理论值和铠装网套所承受的等效压力与径向位移的解析函数关系；

4)通过膜应力的理论值与有限元值的比较验证铠装网套的圆柱壳假定的合理性；如果不合理，调整圆柱壳的结构参数；如果合理，进行步骤5)；

5)根据膜应力的理论值和等效压力与径向位移的解析函数关系计算铠装网套的强度和所分担的内压载荷。

2.根据权利要求1所述的燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

步骤5)之后还包括步骤6)：在圆柱坐标系下，根据等效压力及铠装网套与被保护对象之间的接触作用关系，分析铠装网套对燃气软管的轴向摩擦阻力、轴向刚度以及稳定性的影响。

3.根据权利要求2所述的一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

所述步骤(1)中铠装网套由多组反向双螺旋金属带编织而成。

4.根据权利要求3所述的一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

所述步骤(1)中有限元模型的建立是基于等刚度准则。

5.根据权利要求4所述的一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

所述步骤(1)中矩形截面梁单元尺寸为长2.4mm，宽0.3mm。

6.根据权利要求1所述的一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

所述步骤(2)中燃气软管整体包括多层波纹管、铠装环和铠装网套；建立燃气软管整体三维周期性有限元模型时，铠装网套与波纹管、铠装环之间需要定义接触关系，通过接触单元和节点自由度耦合模拟部件之间的载荷和位移传递关系。

7.根据权利要求1所述的一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

所述步骤(3)中将铠装网套等效为圆柱壳，根据径向变形与周向变形的协调关系，分析铠装网套的周向张应力；还包括根据周向张应力的强度准则，分析铠装网套可分担的最大内压载荷。

8.根据权利要求2所述的一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

所述步骤6)中的轴向摩擦阻力变化源于铠装环与铠装网套之间的挤压作用引起的摩擦力，在圆柱坐标系下，摩擦力根据摩擦面上的作用力和摩擦接触面积可计算得到。

9.根据权利要求2所述的一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

所述步骤(6)中的轴向刚度变化源于燃气软管弯曲变形时，铠装环与铠装网套之间的挤压作用引起的摩擦力矩，在圆柱坐标系下，摩擦力矩根据接触面上的作用力矩可计算得到。

10.根据权利要求2所述的一种燃气软管反向双螺旋铠装网套增强能力的分析方法，其特征在于：

所述步骤(6)中的稳定性的影响分析参考压杆失稳理论建立，通过轴向刚度的变化来评估铠装网套对整体稳定性的影响关系。