目前鋼制波紋涵管技術的不足與弊端

雖然對鋼制波紋涵管設計研究已經取得了很大進展,但還有許多內容有待進一步深入研究。

　　(1)在工程設計中,對于波紋管的軸向屈曲一般按整體抗彎剛度相等的原則將波紋管等效成Euler柱進行計算;對于波紋管的環向屈曲則采用曲梁模型(一段帶剛度的子午線),按曲梁產生“塑性鉸”的條件確定環向屈曲的臨界壓力。除此之外未見有更精確的理論分析。迄今為止,對波紋管屈曲機理的

　　認識、對失穩臨界壓力的計算遠未達到令人滿意的程度[15]。

　　(2)多層波紋管層間接觸狀況較為復雜,用非線性有限元模擬其載荷—響應狀況尚有一定難度。深入研究多層波紋管層間接觸狀況,建立合理的非線性計算模型,并通過試驗驗證提出合理的設計方法是今后波紋管研究的重要內容之一[16]。

　　(3)加強對內壓-軸向循環壓縮位移組合工況下波紋管平面穩定性試驗研究,并采用數值計算方法作深入探討,以建立適合于工程使用的判定方法,是今后波紋管平面穩定性研究的重要內容[17]。

　　(4)雖然波紋管的靜動力分析已有大量研究成果,但由于問題的復雜性,對諸如石油儲運中廣泛出現的波紋管抗震分析及波紋管與內部流體動力耦合等問題,卻基本無人問津。在高溫、高壓、腐蝕等特殊工況下,對波紋管的靜力特性、動力特性問題的研究,大多處于經驗或試驗階段,理論成果較少;在高溫、低溫或隨機振動環境下,波紋管的疲勞壽命問題、應力腐蝕問題也還在探討階段。

　　(5)目前對波紋管的特征值分析,少量的研究也僅給出U型波紋管軸對稱振動的固有頻率,目前尚未見到對C型波紋管特征值分析的報道[18]。

　　(6)波紋管主要起連接和補償作用,可以補償軸向、橫向、彎曲、角向位移等等,但有時會既需要它這種良好的位移補償作用,又需要承受一定量的扭矩,開展對波紋管的扭轉失穩研究是非常必要的,國內這方面的理論研究和試驗資料均相當有限[19]。

　　(7)目前國際上還沒有一套統一的波紋管設計標準,在現有的各個國家一些標準中,以下幾個技術問題都尚未解決[22]:設計溫度下成形態波紋管材料屈服強度取值;角位移和橫向位移對柱穩定性的影響;軸向壓縮位移對平面穩定性能的影響;軸向拉伸位移對耐壓強度性能的影響;大應力幅值對疲勞性能的影響波紋管的廣泛應用促進了其設計、制造技術的日臻成熟,波紋管的力學性能研究也從工程近似計算、解析法向有限元為主的數值計算發展。隨著波紋管應用范圍的不斷擴大,新工程問題(如波紋管抗震問題)不斷出現,對復雜工況下的靜力學、動力學特性,雖已開始了一些有益的探討,但仍有許多問題尚待進一步研究