波紋管上的應力是由系統(tǒng)中的壓力和波紋管變形所產(chǎn)生的。壓力在波紋管上產(chǎn)生環(huán)(周向)應力,而在波的側壁、波谷和波峰處產(chǎn)生徑向的薄膜和彎曲應力。不能抗彎的薄殼有時稱為薄膜,忽略彎曲而算得的應力則稱為薄膜應力。波紋管變形時產(chǎn)生徑向薄膜應力和彎曲應力。波紋管在工作時,有的承受內壓,有的承受外壓,例如波紋膨脹節(jié)和金屬軟管在多數(shù)情況下其波紋管承受內壓,而用于閥門閥桿密封的波紋管一般情況下承受外壓在這里主要分析波紋管承受內壓時的應力,波紋管承受外壓的能力一般情況下耐內壓能力。隨著波紋管的廣泛應用,人們對波紋管的應力進行大量的分析研究和實驗驗證工作,提出了許多供工程設計使用的計算公式、計算程序和圖表。但是,有的方法由于圖表或程序繁復使用不方便,有的方法假設條件不是過于簡化就是過于理想,難以使用上的安全可靠,不少方法未能為工程界所接受。因此,真正符合實用要求的方法為數(shù)不多。
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,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。工程中應用的波紋管類組件,有時工作在彈塑性范圍或交變應力狀態(tài),壽命只有成百上干次。元件在循環(huán)工作時給定許用工作壽命,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計時定出的預期使用壽命,要求在這段期間內元件不允許出現(xiàn)疲勞、損壞或失效等現(xiàn)象。
在工業(yè)中使用的彈性元件,其工作環(huán)境往往都有一定程度的振動,有些元件用作隔振部件.本身就處在振動條件下。對于在特殊條件下應用的彈性元件,防止元件的自振頻率(特別是基頻)與系統(tǒng)中任何一種振動源振頻相近,避免發(fā)生共振而引起損壞。波紋管類組件在各種領域中得到了廣泛的應用,為避免波紋管發(fā)生共振面損壞,波紋管的固有頻率應低于系統(tǒng)的振動頻率,或至少比系統(tǒng)振頻高出50%。
金屬波紋管及彈性元件中某一特(自由端或中心)的位置變化。按照其運動軌跡,可分為線位移和角位移。在外界載荷作用下,金屬波紋管可能產(chǎn)生軸向位移、角向位侈及橫向位移。金屬波紋管及彈性元件在額定載荷作用下所引起的位移值,也就是它們在正常使用條件下允許產(chǎn)生的工作位移。
波紋管的耐壓力實際上屬于波紋管的強度范疇。計算的關鍵是應力分析,也就是分析波紋管管壁上的應力只要波紋管管壁上大應力點的應力不超過材料的屈服強度,波紋管所受的壓力就不會達到其耐壓力。同一波紋管在其它工作條件相同時,受外壓比受內壓時的穩(wěn)定性要好,所以,受外壓作用時的大耐壓力比受內壓時高。
波紋管位移與零位偏移之間的關系,無論拉伸還是壓縮位移,在波紋管位移的起始階段,它的殘余變形量都很小,一般都小于波紋管標準中規(guī)定的允許零位偏移值。但是,當拉伸(或壓縮)位移量逐漸增大到超過一定的位移值后,會引起零位偏移值的突然增大,這表示波紋管產(chǎn)生比較大的殘余變形,在這之后.如果再增大一點位移量,殘余變形將顯著增加。所以波紋管一般不應超過這個位移量,不然將會嚴重的降低其精度、穩(wěn)定性和可靠性以及使用壽命。
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