3.2 柔性节
3.2.1 柔性节强度分析
柔性节结构为纵、横向对称结构，载荷为压力载荷，进行柔性节静强度分析时仅需考虑1/4模型，波纹管采用壳单元，柔性铰链和管路连接头采用六面体单元，波纹管与管路接头焊接采用绑定接触来模拟。柔性节静强度分析网格模型如图7所示，分析结果如图8所示。柔性铰链最大应力为763 N/mm2，位于铰链弹片根部区域；波纹管最大应力为608 N/mm2，位于波纹管波峰和波谷区域。波纹管与柔性铰链均能满足强度要求。
3.2.2 柔性节波纹管屈曲分析
在6MPa高压作用下，由于柔性铰链限制了柔性节波纹管轴向变形，因此在波纹管端部将产生较大轴向压力，而波纹管系薄壁部件，在轴向力作用下，有可能发生屈曲失稳，因此需要对柔性节波纹管进行非线性屈曲分析。波纹管轴向力大小与波纹管压力成正比，波纹管的轴向刚度不仅与其几何尺寸有关，同时还与作用的压力有关（非线性）。屈曲分析结果如图9所示，压力为12MPa时局部进入塑性变形，当压力高于25.673MPa时求解收敛困难。因此，当最大工作压力达到6MPa时，波纹管具有足够的稳定性，不会发生屈曲失稳。
图9 波纹管屈曲分析结果
图10 柔性节模态分析结果
3.2.3 柔性节振动模态分析
仅考虑波纹管，不考虑柔性节铰链，波纹管轴向一阶模态的频率为1850.9Hz；考虑柔性节铰链，波纹管轴向一阶模态的频率为1750Hz（如图10所示）。柔性节铰链对波纹管的轴向模态频率影响不大，柔性节铰链轴向刚度相对波纹管可近似为刚体。
