金属膨胀节内压侧壁鼓胀研究

金属膨胀节内压侧壁鼓胀研究
随着金属膨胀节在各个行业的广泛应用，在一些特殊应用场合，对其某些性能指标提出了较高的要求，如在波纹管总长固定下对轴向刚度有苛刻要求的场合，由于金属膨胀节的单波轴向刚度与波高立方成反比，设计方案选为高波高、薄壁、多层结构。实验发现，对于直径较大的高波高、薄壁、多层结构波纹管承受压力时会出现侧壁鼓胀，侧壁环板区域出现较大变形，中点挠度值较大。通过有限元应力分析可知，侧壁环板处为高应力区，等效Mises应力较大，较先出现屈服。同时波峰波谷处于低应力区，此后随着应力的逐渐增大屈服区域向波谷和波峰两侧扩展。
侧壁鼓胀是波纹管子午向刚度不足的典型表现，从强度角度来讲，波纹管产生侧壁鼓胀形式的子午向屈服是由于子午向应力过大所引起的。U形波纹截面较大的子午向应力将会引起侧壁鼓胀，任何波纹形状的变化都会引起侧壁间隙的减小，降低波纹管位移补偿能力，对疲劳寿命也有可能产品一定的影响。显然，严重的侧壁鼓胀是不允许的，当波纹管产生严重侧壁鼓胀时，环板屈服区域大，变形量大，对波纹管位移补偿和疲劳寿命都有一定的影响。