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波纹管在角位移、横向位移下的几何非线性特征

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波纹管在角位移、横向位移下的几何非线性特征

发布日期:2019-05-25 作者: 点击:

通过(tōng guò)几个例子看看波纹管(Corrugated pipe)的几何非线性特征(character)。波纹管设备是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件。波纹管在仪器仪表中应用广泛,主要用途是作为压力测量仪表的测量元件,将压力转换成位移或力。波纹管管壁较薄,灵敏度较高,测量范围为数十帕至数十兆帕。它的开口端固定,密封端处于自由状态,并利用辅助的螺旋弹簧或簧片增加弹性。工作时在内部压力的作用下沿管子长度方向伸长,使活动端产生与压力成一定关系的位移。活动端带动指针即可直接指示压力的大小。波纹管常常与位移传感器组合起来构成输出为电量的压力传感器,有时也用作隔离元件。由于波纹管的伸展要求较大的容积变化,因此它的响应速度低于波登管。波纹管适于测量低压。

例1、半圆弧波纹管(Corrugated pipe)实验模型B,分别受纯弯矩作用(role)和横向力作用,用几何非线性摄动有限元法进行计算。铝箔波纹管它还可以用作补偿元件,利用其体积的可变性补偿仪器的温度误差。有时也用作为两个零件的弹性联接接头等。波纹管按构成材料可分为金属波纹管、非金属波纹管两种;按结构可分为单层和多层。单层波纹管应用较多。多层波纹管强度高,耐久性好,应力小,用在重要的测量中。波纹管的材料一般为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金等。
对于C形波纹管(Corrugated pipe),子午向膜应力的非线性效应最大,环向次之,折叠应力几乎不受几何非线性效应的影响(influence),此外。汽车隔热波纹管寿命是在工作条件下使用时,能保证正常工作的最短工作期限或循环次数。用波纹管组成的弹性密封系统,经常在承受较多循环次数的变动载荷和较大位移的条件下工作,因此确定波纹管的使用寿命,具有重要意义。因为波纹管的作用不同,对其使用寿命的要求也不一样。波纹管用来补偿管路系统中因安装造成的位置偏差时,对其寿命要求只有几次就够了。载荷(Loads)与位移之间的非线性关系也不明显。因为从壳的几何非线性性关系看,弯曲应变关系式本身仍然是线性的,直接的非线性因素(factor)是曲率的改变对膜应变的影响。所以弯曲应应力没有直接的非线性效应,而壳曲率的变化程度将直接影响膜应变力的分布(cloth)。例如(for example),在正负圆弧的连接处,曲率发生突变,膜应力的变化最为显著(striking)。并且,对于在子午面内整体弯曲的环壳,子午向的曲率变化大于环向,因此,子午向膜应力的非线性效应大于环向应力的非线性效应。还可以推断,由于对于C型波纹管,曲率的突变只是局部(part)的,而局部的的非线性膜应变只产生较小的非线性应变能,因而对整个结构(Structure)的应变能贡献不大,即对节点位移的影响不可能(maybe)大,故弯曲应力的非线性效应不明显,载荷与位移之间的非线性关系也不明显。
例2、U型波纹管(Corrugated pipe)实验(experiment)模型。铝箔波纹管它还可以用作补偿元件,利用其体积的可变性补偿仪器的温度误差。有时也用作为两个零件的弹性联接接头等。波纹管按构成材料可分为金属波纹管、非金属波纹管两种;按结构可分为单层和多层。单层波纹管应用较多。多层波纹管强度高,耐久性好,应力小,用在重要的测量中。波纹管的材料一般为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金等。在已知角位移作用(role)下,应力分布(cloth)同时列出了有限元线性解、非线性解,中细环壳一般解及实测值。载荷(Loads)位移关系中也同时列出了多种解法的结果,以便比较。常见的U型波纹管,其环壳较细较刚,环板则较宽较柔。本例中环板的宽度(width)大于1/4圆弧长,占结构(Structure)的1/3强。因此,模型在变形过程(guò chéng)中,有较大的区域(zone)曲率发生显著(striking)地变化,在几何关系中的非线性项不仅直接增加了膜应力的非线性效应,而且对于整个结构的节点位移开始起作用。故一般情况(Condition)下,U型波纹管非线性效应大于C型波纹管非线性效应。尽管如此,由比较和常识(普通知识)可知,对于常规的波纹管,在实用的范围(fàn wéi)内,线性解仍可用。

本文网址:http://www.51bwg.cn/news/450.html

关键词:铝箔波纹管,波纹管设备,汽车隔热波纹管

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