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波紋管是指用可折疊皺紋片沿折疊伸縮方向連接成的管狀彈性敏感元件。波紋管在儀器儀表中應用廣泛，主要用途是作為壓力測量儀表的測量元件，將壓力轉換成位移或力。波紋管管壁較薄，靈敏度較高，測量范圍為數十帕至數十兆帕。它的開口端固定，密封端處于自由狀態，并利用輔助的螺旋彈簧或簧增加彈性。工作時在內部壓力的作用下沿管子長度方向伸長，使活動端產生與壓力成一定關系的位移。活動端帶動指針即可直接指示壓力的大小。波紋管常常與位移傳感器組合起來構成輸出為電量的壓力傳感器，有時也用作隔離元件。由于波紋管的伸展要求較大的容積變化，因此它的響應速度低于波登管。波紋管適于測量低壓。

波紋管上的應力是由系統中的壓力和波紋管變形所產生的。壓力在波紋管上產生環(周向)應力，而在波的側壁、波谷和波峰處產生徑向的薄膜和彎曲應力。不能抗彎的薄殼有時稱為薄膜，忽略彎曲而算得的應力則稱為薄膜應力。波紋管變形時產生徑向薄膜應力和彎曲應力。波紋管在工作時，有的承受內壓，有的承受外壓，例如波紋膨脹節和金屬軟管在多數情況下其波紋管承受內壓，而用于閥門閥桿密封的波紋管一般情況下承受外壓在這里主要分析波紋管承受內壓時的應力，波紋管承受外壓的能力一般情況下高于耐內壓能力。隨著波紋管的廣泛應用，人們對波紋管的應力進行大量的分析研究和實驗驗證工作，提出了許多供工程設計使用的計算公式、計算程序和圖表。但是，有的方法由于圖表或程序繁復使用不方便，有的方法假設條件不是過于簡化就是過于理想，難以保證使用上的安全可靠，不少方法未能為工程界所接受。因此，真正符合實用要求的方法為數不多。應用比較普遍的方法有如下兩種:

1.數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。數值法是根據E.列斯涅爾對于變壁厚回轉薄殼產生軸向對稱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。

2.美國EJMA 應力計算方法

波紋管的有效面積計算

有效面積是波紋管的基本性能參數之一，它表征波紋管將壓力轉換為集中力的能力，在利用波紋管把壓力變成集中力輸出的場合，有效面積就是一個重要參數。

波紋管用于力平衡式儀表時，其有效面積的穩定性會直接影響著儀表的精度。所以在這種場合不但要求波紋管具有合理的有效面積，而且還要求有效面積在工作過程中不隨工作條件而變化。

1.有效面積的概念和有效面積的變化

有效面積是一個等效的面積，壓力作用在這個面積上將產生相等的軸向力。一般情況下，隨著內壓力的增大，波紋管有效面積變小，面隨外壓力的增加，有效面積變大。

2.波紋管的體積有效面積

波紋管在外力或壓差作用下，其體積變化量與相應的有效長度的變化量之比值稱為體積有效面積。

3.波紋管有效面積的計算

對波紋管有效面積提出的要求及其計算方法取決于波紋管的用途。如果波紋管用作彈性密封件或管路熱補償時，有效面積的意義僅在于用來計算波紋管成形時的軸向力和使用系統中的推力。波紋管的有效面積計算值與實測值之間急有一些差別。一般情況下用公式計算波紋管的有效面積，是可以滿足需要的。

當波紋管用于力平衡儀表和需要將壓力轉換為力的場臺，應準確確定其有效面積，要求逐個進行測量。

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