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波纹管的应力与刚度测定方法

发布日期: 2012-10-20          浏览次数: 2745


    1.沉水检查。对于尺寸不大的膨胀节,通常将其沉没于水池中检查,根据有无气泡冒出,判断是否严密。
    在试验气体介质中加入1%的氨气,在外壁焊缝等处贴上比焊缝宽2Omm的试纸,
观察有无颜色变化判断是否渗漏。例如,用酚酞试剂浸渍过的试纸遇了氨气就呈现红色。
    在进行气密试验时,也要有相应得的安全防护措施。

    2.应力测定
    对于波形膨胀节,不论是采用U形波还是Ω形波,其力学状态都是比较复杂的,为了便于工程计算,在进行力学分析时,都对计算模型进行了简化,如U形波,不同的研究者,分别将其简化成直梁、曲梁、环板模型。当然,这些模型与实际状态是有一定差别的。为了研究波纹的应力状态和最大应力点位置,对其应力进行实际测量是必要的,这种分析应力的方法,简称之谓实验应力分析。目前应用较多的实验应力分析方法主要有光弹方法和电阻应变法,电阻应变法有精度高、数据处理简单等特点,但是只能测定构件表面的应力,所测应力也只是电阻应变片栅长范围内的平均应力值。关于应力测定的具体方法和要求,请参阅有关资料。

    3.刚度测定
    膨胀节的刚度反映了产生单位变形弹性反力的大小,是重要的力学性能之一,在工程上,有时要求提供较为精确的刚度值,如将膨胀节用在汽轮机上时,要求较为精确。但是,目前提供的计算式是在简化了的计算模型上推演得到的,和实际情况有一定的偏差,而且计算值皆为弹性范围内的刚度,而膨胀节的工作状态往往会进入塑性状态,因此,为了准确地掌握膨胀节的刚度特性,进行实际测定是很必要的。有时用户也要求提供较为符合实际的工作刚度。

    1)刚度测定方法
    膨胀节的刚度可以在有关的材料力学试验机上进行测定,也可在有关的自制的试验机上进行测定,不管在哪种装置上测定,都要求能测定所加载荷并准确记录对应的位移,从而求得刚度。另外也可利用膨胀节的拉杆对波纹管加载,由电应变法测得加载后的应变,由应变求得拉杆上的应力,从而求得载荷值、在加载的同时,也测定波纹管产生的位移值;知道载荷和位移值,可求得刚度。
在自制的简易装置上测定刚度时,可以利用测力计或拉压力传感器测定载荷,同时用有关量具测定位移量,从而求得刚度。给出的刚度值应注明是单波刚度还是整体刚度,其单位为N/mm。

    2)轴向工作刚度的决定
    膨胀节的波纹管在弹性范围内,刚度和位移是成直线关系的,当位移较大时,波纹管进入塑性区,就不再保持直线关系了。实测刚度时,在载荷--位移曲线上表现为位移较小时的各测点连线近似为直线,当位移较大时,就超过了波纹管的弹性范围,此时各点的连线就不再是直线了,

     波纹管轴向作用力和位移的关系,曲线D为轴向作用力和位移变化的实际对应关系,加载初期为直线,当位移增加到一定程度后则变为曲线。卸载时为直线,若反向进行轴向加载,可回复到初始位置,曲线A为按理论公式计算的结果,在位移较小时,和D曲线向吻合,由图可见,此时,若以A作为轴向刚度,则设计时给出的弹性反力会比实际大。若以连接00′的B线作为轴向工作刚度,则设计时给出的弹性反力都比实际小。若以连接O′E的直线C平移至C′作为轴向工作刚度,则给出的弹性反力值居于A和B之间,与实际值的偏差相对较小,但是与实际值还是有一定的出入。在工程设计中,可分析具体情况进行设计。

    有些工程设计,需要准确地掌握波纹管的轴向工作刚度,此时,生产厂家应说明所提供的刚度的由来。必要时,需对实际产品进行测试,以便提供准确的载荷一位移特性。

    对于有角向位移与横向位移的膨胀节,也可以利用轴向工作刚度分别计算由角向位移与横向位移所引起的力矩和横向力。(摘自:不锈钢波纹管

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