金屬波紋管主要應(yīng)用在船舶、汽車(chē)、石化、電力、核能、航空、航天等工業(yè)。一般情況下,金屬波紋管承受較大的系統(tǒng)壓力、溫度和介質(zhì)腐蝕,同時(shí)波紋管還需要進(jìn)行大位移變形,大位移變形將產(chǎn)生較大的應(yīng)力。在波紋膨脹節(jié)、金屬軟管等系統(tǒng)中,波紋管是主要的多功能關(guān)鍵件,也是系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)和容易損壞的元件之一。
國(guó)內(nèi)從事金屬波紋管技術(shù)研究的院所、高等院校和企業(yè)有數(shù)十個(gè),在組合電器波紋膨脹節(jié)、壓力容器膨脹節(jié)、高溫高壓金屬波紋管、轉(zhuǎn)爐用吹氧軟管設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和產(chǎn)品等方面取得較大的突破,部分技術(shù)、產(chǎn)品達(dá)到水平。
近十年,沈陽(yáng)儀表研究院進(jìn)行了金屬波紋管材料及工藝、金屬波紋管設(shè)計(jì)技術(shù)、金屬波紋管壽命及批發(fā)工藝穩(wěn)定性研究、研制應(yīng)用于重要金屬波紋管等研究項(xiàng)目十余項(xiàng)。
金屬波紋管幾何形狀雖然比較簡(jiǎn)單,但是其設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜,涉及幾何非線性(幾何形狀發(fā)生變化)、材料非線性(產(chǎn)生彈、塑性變形)等。到目前為止,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一種理論計(jì)算公式被廣泛應(yīng)用,普遍應(yīng)用的一種工程設(shè)計(jì)公式是美國(guó)膨脹節(jié)制造商協(xié)會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng)EJMA)標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算公式。EJMA標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算公式對(duì)波紋管結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大的近似和簡(jiǎn)化。該公式能部分解決一般工程上的應(yīng)用問(wèn)題,對(duì)設(shè)計(jì)精度要求高的金屬波紋管,需要應(yīng)用方法進(jìn)行金屬波紋管設(shè)計(jì)。
應(yīng)用工程設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì),需要制造波紋管樣件進(jìn)行多次性能試驗(yàn),反復(fù)修改設(shè)計(jì),逐步優(yōu)化,這樣必然加長(zhǎng)產(chǎn)品的研制周期。應(yīng)用有限元分析技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)手段,可以在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行模擬,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,縮短設(shè)計(jì),研制周期,提高設(shè)計(jì)精度,提高金屬波紋管的性能,提高金屬波紋管的設(shè)計(jì)水平。