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弹性元件特性的非线性

文章出处:责任编辑:河北华洁人气:1536发表时间:2014-02-28 10:04:28
 

  当弹性元件产生的位移与作用载荷的关晰系偏离了理想的直线.就称该元件特性为非线性的。
  非线性度是一个系统误差,经过测试分析后是可以被确知的。对于在工程技术中应用的波纹管类组件,其特性的非线性可以被忽略。但对仪器仪表用弹性敏感元件,必须对元件的非线性进行测试和补偿,才能提高仪表或变送器的检测精度。
  弹性迟滞与弹性后效
  由于弹性材料的微观结构缺陷等原因,元件的特性会表现出滞后性,产生弹性迟滞和弹性后效。
  弹性迟滞
  弹性元件在加载和卸载过程中,弹性特性曲线不相重合的现象称为弹性迟滞。弹性后效当载荷停止变动或完全卸载后,弹性元件不是立即完成相应的位移.而是要经过一段时间后才能逐渐回复的现象称为弹性后效。
  实际上,弹性迟滞和弹性后效是同时发生的,它们无法区分,因此得到的是两者迭加后的实际滞后回线。一般情况下不作单独考虑,统称为元件的弹性滞后及滞后百分率。
  残余变形
  金属波纹管及其它弹性元件的残余变形是指加载后元件产生位移,而卸载后再经过相当长的一段时间弹性元件仍不能回复到原始位置.产生一个永久变形的残留值。元件的残余变形里与使用状态有关。当拉伸(或压缩)的位移里逐渐增大到一定的位移值后,残余变形将显著增加。
  残余变形是判定弹性元件变形能力的参数对于弹性敏感元件,如果在达到额定位移值后产生了较大的残余位移,这将影响仪表的测量精度。因此.一般对残余变形量给出一定的界限值。在工程中应用的波纹管类组件(如波纹膨胀节),有时为得到较大的位移,使元件工作在弹塑性区,会出现较大的残余变形。如能满足一定的使用寿命而不失效.这时残余变形量不再考虑。热弹性效应当工作温度发生变化时,弹性元件的几何尺寸和材料的弹性模量也会随之变化,从而引起温度误差。
  弹性元件(如跳跃膜片、螺旋弹簧、波纹管等)在载荷F 或p 作用下会发生失稳现象。波纹管的失稳有平面失稳和柱失稳两种情况。平面失稳是指波纹环板平面翘曲、变形、波距不均匀等:柱失稳是波纹瞥轴线总体弯曲,偏离原来的直线位置.不论是哪一种失稳,都是发生了波纹管的几何形状失去原有平衡状态,产生形状突然畸变的现象,失稳发生的瞬间元件所承受的应力常常并未达到材料的屈服强度,甚至有时小于弹性极限。除了跳跃膜片是利用元件的失稳现象制成的一种两位式开关器件外,其它弹性元件使用时,都应避免失稳产生。防止元件失稳的措施有:元件设计时应避免元件过长过薄;长波纹管在使用时应采用心轴或拉杆保护;弹性元件承载时,载荷应加在元件的书合位置,防止载荷偏斜。
  金属波纹管刚度_应力_有效面积_耐压力_稳定性_寿命计算
  金属波纹管的设计计算金属波纹管设计的理论基础是板壳理论、材料力学、计算数学等。波纹管设计的参数较多,由于波纹管在系统中的用途不同,其设计计算的重点也不一样。例如,波纹管用于力平衡元件,要求波纹管在工作范围内其有效面积不变或变化很小,用于测量元件,要求波纹管的弹性特性是线性的;用于真空开关管作真空密封件,要求波纹管的真空密封性、轴向位移量和疲劳寿命;用于阀门作密封件,要求波纹管应具有一定的耐压力、耐腐蚀、耐温度、工作位移和疲劳寿命。根据波纹管的结构特点,可以把波纹管当作圆环壳、扁锥壳或圆环板所组成。设计计算波纹管也就是设计计算圆外壳、扁锥壳或团环板。