美國EJMA 應力計算方法

波紋管的有效面積計算

有效面積是波紋管的基本性能參數(shù)之一，它表征波紋管將壓力轉換為集中力的能力，在利用波紋管把壓力變成集中力輸出的場合，有效面積就是一個重要參數(shù)。

波紋管用于力平衡式儀表時，其有效面積的穩(wěn)定性會直接影響著儀表的精度。所以在這種場合不但要求波紋管具有合理的有效面積，而且還要求有效面積在工作過程中不隨工作條件而變化。

1．有效面積的概念和有效面積的變化

有效面積是一個等效的面積，壓力作用在這個面積上將產(chǎn)生相等的軸向力。一般情況下，隨著內(nèi)壓力的增大，波紋管有效面積變小，面隨外壓力的增加，有效面積變大。

2．波紋管的體積有效面積

波紋管在外力或壓差作用下，其體積變化量與相應的有效長度的變化量之比值稱為體積有效面積。

3．波紋管有效面積的計算

對波紋管有效面積提出的要求及其計算方法取決于波紋管的用途。如果波紋管用作彈性密封件或管路熱補償時，有效面積的意義僅在于用來計算波紋管成形時的軸向力和使用系統(tǒng)中的推力。波紋管的有效面積計算值與實測值之間急有一些差別。一般情況下用專用公式計算波紋管的有效面積，是可以滿足需要的。

當波紋管用于力平衡儀表和需要將壓力轉換為力的場臺，應準確確定其有效面積，要求逐個進行測量。

使用溫度

金屬波紋管類組件的使用溫度范圍很寬，一般都在彈性元件設計制造前給出。有些特殊用途的波紋管，內(nèi)腔通過液氧（-196℃）或更低溫度的液氮，耐壓高達25MPa 。管網(wǎng)系統(tǒng)連接用的大型波紋膨脹節(jié)（公稱直徑有時超過lm ），要求承壓4MPa，耐溫400℃，且有一定的耐腐蝕穩(wěn)定性。彈性元件的溫度適應能力取決于所采用彈性材料的耐溫性能。因此根據(jù)彈性元件的使用溫度范圍，選用合適溫度性能參數(shù)的彈性材料，才能加工制造出合格的波紋管類組件。

承載載荷

作用在金屬波紋管及其它彈性元件上的各種預期的負荷值，如集中力F、壓力p 和力矩M 等。在金屬波紋管類彈性元件使用時，除給定施加的載荷值外，還須給定載荷的作用方向及作用位置。對于壓力載荷，還要說明彈性元件是承受內(nèi)腔壓力或外腔壓力。

金屬波紋管及其它彈性元件在正常工作條件下允許使用的載荷值或滿量程值。它通常是預期的設計值，或是對產(chǎn)品原型經(jīng)過實際檢測后再經(jīng)修定的設計值。

具體彈性元件產(chǎn)品在工作中經(jīng)受瞬間或試驗期間允許超過額定載荷而不發(fā)生損壞、失效、失穩(wěn)時的承載能力。對于儀表彈性敏感元件，一般限定超載能力為額定載荷的125%。在工程中使用的波紋管類組件，一般限定在額定載荷的150%。根據(jù)工程要求，當要求大的系數(shù)時，使用的彈性元件規(guī)定不允許有任何超載，因此載荷必須小于或等于額定載荷值。