波紋管:壓力測量儀表中的一種測壓彈性元件。它是具有多個橫向波紋的圓柱形薄壁折皺的殼體,波紋管具有彈性,在壓力、軸向力、橫向力或彎矩作用下能產(chǎn)生位移。波紋管在儀器儀表中應(yīng)用廣泛,主要用途是作為壓力測量儀表的測量元件,將壓力轉(zhuǎn)換成位移或力。波紋管管壁較薄,靈敏度較高,測量范圍為數(shù)十帕至數(shù)十兆帕。另外,波紋管也可以用作密封隔離元件,將兩種介質(zhì)分隔開來或防止有害流體進入設(shè)備的測量部分。它還可以用作補償元件,利用其體積的可變性補償儀器的溫度誤差。有時也用作為兩個零件的彈性聯(lián)接接頭等。波紋管按構(gòu)成材料可分為金屬波紋管、非金屬波紋管兩種;按結(jié)構(gòu)可分為單層和多層。單層波紋管應(yīng)用較多。多層波紋管強度高,耐久性好,應(yīng)力小,用在重要的測量中。波紋管的材料一般為青銅、黃銅、不銹鋼、蒙乃爾合金和因康鎳爾合金等。
1)攝動法
(2)數(shù)值積分的初參數(shù)法
(3)積分方程法
(4)攝動有限單元法
數(shù)值法計算波紋管應(yīng)力
假定波紋管的全部波紋都處于同一條件下,在計算時只研究波紋管波紋的單個半波。這樣,在研究中就不考慮端部波紋,雖然端部波紋的邊界條件與中間波紋有所不同。數(shù)值法是根據(jù)E.列斯涅爾對于變壁厚回轉(zhuǎn)薄殼產(chǎn)生軸向?qū)ΨQ變形時所列的非線性方程來解的。在推導(dǎo)E.列斯涅爾方程時,應(yīng)用了薄殼理論的一般假定,其中包括:與環(huán)殼曲率主半徑相比厚度很小的假定;材料的均一性和各向同性的假定。采用上述假定也會給計算帶來一定的誤差。因為在制造波紋管時,管坯的軋制,拉深和隨后的波紋塑性成形會造成材料力學(xué)性能上的各向異性和不均勻性。
使用壽命
彈性元件下作時有兩種狀態(tài);一種是在一定的載荷和位移情況下工作,并保持載荷、位移始終不變或很少變化,稱為靜態(tài)工作;另一種使用情況是載荷和位移不斷周期往復(fù)交替變化.元件處于循環(huán)工作狀態(tài)。由于工作狀態(tài)的不同,元件損壞或失效的模式也不同。儀表彈性敏感元件工作在彈性范圍內(nèi),基本上處于靜態(tài)工作狀態(tài),使用壽命很長,一般達到數(shù)萬次到數(shù)十萬次。工程中應(yīng)用的波紋管類組件,有時工作在彈塑性范圍或交變應(yīng)力狀態(tài),壽命只有成百上干次。元件在循環(huán)工作時必須給定許用工作壽命,規(guī)定循環(huán)次數(shù)、時間和頻率。
彈性元件的額定壽命是元件設(shè)計時定出的預(yù)期使用壽命,要求在這段期間內(nèi)元件不允許出現(xiàn)疲勞、損壞或失效等現(xiàn)象。