當(dāng)彈性元件產(chǎn)生的位移與作用載荷的關(guān)晰系偏離了理想的直線.就稱該元件特性為非線性的。
非線性度是一個系統(tǒng)誤差,經(jīng)過測試分析后是可以被確知的。對于在工程技術(shù)中應(yīng)用的波紋管類組件,其特性的非線性可以被忽略。但對儀器儀表用彈性敏感元件,必須對元件的非線性進行測試和補償,才能提高儀表或變送器的檢測精度。
彈性遲滯與彈性后效
由于彈性材料的微觀結(jié)構(gòu)缺陷等原因,元件的特性會表現(xiàn)出滯后性,產(chǎn)生彈性遲滯和彈性后效。
彈性遲滯
彈性元件在加載和卸載過程中,彈性特性曲線不相重合的現(xiàn)象稱為彈性遲滯。彈性后效當(dāng)載荷停止變動或完全卸載后,彈性元件不是立即完成相應(yīng)的位移.而是要經(jīng)過一段時間后才能逐漸回復(fù)的現(xiàn)象稱為彈性后效。
實際上,彈性遲滯和彈性后效是同時發(fā)生的,它們無法區(qū)分,因此得到的是兩者迭加后的實際滯后回線。一般情況下不作單獨考慮,統(tǒng)稱為元件的彈性滯后及滯后百分率。
殘余變形
金屬波紋管及其它彈性元件的殘余變形是指加載后元件產(chǎn)生位移,而卸載后再經(jīng)過相當(dāng)長的一段時間彈性元件仍不能回復(fù)到原始位置.產(chǎn)生一個永久變形的殘留值。元件的殘余變形里與使用狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)拉伸(或壓縮)的位移里逐漸增大到一定的位移值后,殘余變形將顯著增加。
殘余變形是判定彈性元件變形能力的參數(shù)對于彈性敏感元件,如果在達到額定位移值后產(chǎn)生了較大的殘余位移,這將影響儀表的測量精度。因此.一般對殘余變形量給出一定的界限值。在工程中應(yīng)用的波紋管類組件(如波紋膨脹節(jié)),有時為得到較大的位移,使元件工作在彈塑性區(qū),會出現(xiàn)較大的殘余變形。如能滿足一定的使用壽命而不失效.這時殘余變形量不再考慮。熱彈性效應(yīng)當(dāng)工作溫度發(fā)生變化時,彈性元件的幾何尺寸和材料的彈性模量也會隨之變化,從而引起溫度誤差。
彈性元件(如跳躍膜片、螺旋彈簧、波紋管等)在載荷F 或p 作用下會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。波紋管的失穩(wěn)有平面失穩(wěn)和柱失穩(wěn)兩種情況。平面失穩(wěn)是指波紋環(huán)板平面翹曲、變形、波距不均勻等:柱失穩(wěn)是波紋瞥軸線總體彎曲,偏離原來的直線位置.不論是哪一種失穩(wěn),都是發(fā)生了波紋管的幾何形狀失去原有平衡狀態(tài),產(chǎn)生形狀突然畸變的現(xiàn)象,失穩(wěn)發(fā)生的瞬間元件所承受的應(yīng)力常常并未達到材料的屈服強度,甚至有時小于彈性極限。除了跳躍膜片是利用元件的失穩(wěn)現(xiàn)象制成的一種兩位式開關(guān)器件外,其它彈性元件使用時,都應(yīng)避免失穩(wěn)產(chǎn)生。防止元件失穩(wěn)的措施有:元件設(shè)計時應(yīng)避免元件過長過??;長波紋管在使用時應(yīng)采用心軸或拉桿保護;彈性元件承載時,載荷應(yīng)加在元件的書合位置,防止載荷偏斜。
金屬波紋管剛度_應(yīng)力_有效面積_耐壓力_穩(wěn)定性_壽命計算
金屬波紋管的設(shè)計計算金屬波紋管設(shè)計的理論基礎(chǔ)是板殼理論、材料力學(xué)、計算數(shù)學(xué)等。波紋管設(shè)計的參數(shù)較多,由于波紋管在系統(tǒng)中的用途不同,其設(shè)計計算的重點也不一樣。例如,波紋管用于力平衡元件,要求波紋管在工作范圍內(nèi)其有效面積不變或變化很小,用于測量元件,要求波紋管的彈性特性是線性的;用于真空開關(guān)管作真空密封件,要求波紋管的真空密封性、軸向位移量和疲勞壽命;用于閥門作密封件,要求波紋管應(yīng)具有一定的耐壓力、耐腐蝕、耐溫度、工作位移和疲勞壽命。根據(jù)波紋管的結(jié)構(gòu)特點,可以把波紋管當(dāng)作圓環(huán)殼、扁錐殼或圓環(huán)板所組成。設(shè)計計算波紋管也就是設(shè)計計算圓外殼、扁錐殼或團環(huán)板。
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彈性元件特性的非線性
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