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金属补偿器波纹管有限元分析
由于当最壁厚是由波纹管截面惯性矩得到的，通常较厚，按外压圆筒校核得
到的波纹管外压临界失稳压力较高。
在实际应用过程中，对符合标准强度及外压稳定性要求的波纹管，当波纹管
仅承受外压时，其临界失稳压力均满足1.5倍设计压力加温度修正的要求；当过
纹管承受外压+拉伸位移的组合工况时，时有波纹管在出厂压力试验时或工作统
态下产生外压失稳的情况发生。
有限元分析
当波纹管采用薄壁多层结构且承受拉伸位移时，往往在压力远低于按当量
壁厚圆筒得到的外压失稳临界压力，波纹管就产生波峰塌陷，呈外压周向失稳
状态(见第九章图9-3)，从各国外压稳定性校核公式可以看出，所有考虑因素
中均不包含拉伸位移的影响。外压波纹管从纵向剖面着，相当于一个拱梁，当
波纹管处于拉伸位移时，拱梁降低了拱高，其抗失稳的能力有所降低。出于外
压周向失稳是瞬间发生的，且一旦发生波峰塌陷，波纹材料将会产生皱裙，很
快就会泄漏，影响波纹管的安全使用。为了了解波纹管拉伸位移与外压稳定性
的关系，分别对承受外压、拉伸位移和外压+拉伸位移三种工况下的波纹管透
行了有限元分析。
波纹管承受外压载荷时的有限元分析结果如图4-8所示。由压力引起的周间
应力在波峰和波谷均为拉应力，在波纹侧壁的为压应力：由压力引起的子午向应
力在波峰和波谷均为拉应力，在波纹侧壁为压应力。压力引起的最大子午问应力
大于最大周向应力。
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