使金屬波紋管或其它彈性元件產(chǎn)生單位位移所需要的載荷值稱為元件的剛度,一般用“K”表示。如果元件的彈性特性是非線性的,則剛度不再是常數(shù),而是隨著載荷的增大發(fā)生變化。一般工程用的波紋管類彈性元件,剛度允差可限定在+/-50%之內(nèi)。波紋管的剛度按照載荷及位移性質(zhì)不同,分為軸向剛度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度等。在波紋管的應用中,絕大多數(shù)的受力情況是軸向載荷,位移方式為線位移。
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E.列斯涅爾方程時,應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計時定出的預期使用壽命,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。