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金属波纹管作为弹性密封零件，首先要满足强度条件，即其 应力不超过给定条件下的许用应力。许用应力可由极限应力除以系数得出。根据波纹管的工作条件和对它的使用要求，极限应力可以是屈服强度，也可以是波纹管失稳时的临界应力，或者是疲劳强度等。要计算波纹管 工作应力必须分析波纹管管壁中的应力分布。
波纹管上的应力是由系统中的压力和波纹管变形所产生的。压力在波纹管上产生环（周向）应力，而在波的侧壁、波谷和波峰处产生径向的薄膜和弯曲应力。不能抗弯的薄壳有时称为薄膜，忽略弯曲而算得的应力则称为薄膜应力。波纹管变形时产生径向薄膜应力和弯曲应力。波纹管在工作时，有的承受内压，有的承受外压，例如波纹膨胀节和金属软管在多数情况下其波纹管承受内压，而用于阀门阀杆密封的波纹管一般情况下承受外压在这里主要分析波纹管承受内压时的应力，波纹管承受外压的能力一般情况下高于耐内压能力。




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当波纹长度小于或等于外径时，其计算结果和实际 压力很接近；对细长型波纹管其实际 压力要低很多。 压力大约为允许工作压力的3~10倍。稳定性。当波纹管两端都受到限制时，如果波纹管内压力增大至某一临界值，波纹管就会产生失稳现象。允许位移。对于工作在压缩状态的波纹管，它的 压缩位移是：波纹管在压力作用下，压缩到波纹之间相互彼此接触时所能产生的 位移值，也称为结构允许 位移，它等于波纹管自由长度与 压缩长度之差。
波纹管不产生塑性变形情况下所能获得的 位移称为波纹管的允许位移。波纹管在实际工作过程中会产生残余变形，残余变形又称 变形或塑性变形，波纹管在力或压力作用下产生变形，当力或压力卸除后，波纹管不恢复原始状态的现象称残余变形，残余变形通常用波纹管不恢复原始位置的量来表示又称零位偏移。




随着波纹管的广泛应用，人们对波纹管的应力进行大量的分析研究和实验验证工作，提出了许多供工程设计使用的计算公式、计算程序和图表。但是，有的方法由于图表或程序繁复使用不方便，有的方法假设条件不是过于简化就是过于理想，难以保证使用上的可靠，不少方法未能为工程界所接受。
数值法计算波纹管应力。假定波纹管的全部波纹都处于同一条件下，在计算时只研究波纹管波纹的单个半波。这样，在研究中就不考虑端部波纹，虽然端部波纹的边界条件与中间波纹有所不同。数值法是根据E．列斯涅尔对于变壁厚回转薄壳产生轴向对称变形时所列的非线性方程来解的。在推导E．列斯涅尔方程时，应用了薄壳理论的一般假定，其中包括：与环壳曲率主半径相比厚度很小的假定；材料的均一性和各向同性的假定。采用上述假定也会给计算带来一定的误差。因为在制造波纹管时，管坯的轧制，拉深和随后的波纹塑性成形会造成材料力学性能上的各向异性和不均匀性。


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