倪洪启，林思雨，李宝志，孟宪春，隋国于

    (1.沈阳化工大学 机械与动力工程学院，沈阳 110142；2.秦皇岛北方管业有限公司河北省波纹膨胀节与金属软管技术创新中心，河北 秦皇岛 066004)

    对于外部装有金属编织网套的、长径比大于等于3 的波纹管称为金属软管[1]。金属软管具有柔性大、轴向刚度小等特点，可以在管道系统中起到补偿位移的作用[2-3]，所以它被广泛应用在石油化工、航空航天等工业领域。然而，绝大多数金属软管生产厂家没有给出相关的弯曲疲劳性能指标且部分工程人员认为金属软管可以随意弯曲[4]，所以在使用时没有考虑变形量大小对金属软管使用寿命的影响，导致金属软管发生早期失效，从而引起事故发生。因此，研究金属软管变形量变化对金属软管疲劳寿命的影响规律具有重要意义。

    1 金属软管疲劳分析理论基础

    1.1 编织网套分析理论

    网套是由多股钢丝按照一定的编织角α 编织而成[5]，它不仅能起到保护内部波纹管的作用还可分担一部分外载荷，提高金属软管的使用寿命，是金属软管不可或缺的组成部件。由于编织结构的复杂性，在对网套进行分析时要选择合理的分析方法。目前，网套的分析方法有等效刚度法和梁模型分析法两种[6-8]。等效刚度法的核心思想是将网套重叠的位置视作铰接并计算其某一方向的等效刚度，通过叠加原理得出网套的总体刚度，最后用一个与总刚度相等的连续模型来替代复杂的网套结构。梁模型分析法是用与每股钢丝截面积相等的梁单元来替代编织网套结构，通过重合点的自由度耦合模拟网套的编制角变化。由于编织网套在外载荷作用下，编织角会发生变化，从而引起刚度的变化，所以本文采用梁模型分析法对网套进行建模分析。

    1.2 疲劳分析理论

    现有的研究表明，金属软管的疲劳寿命一般在104～105次左右，属于低周疲劳范畴[9-11]，所以金属软管的疲劳寿命可通过应变-寿命曲线进行估算。应变-寿命关系可表示为： ......