Анализ рабочих характеристик гофрированных мембран в зоне нелинейного деформирования

Инженерный журнал: наука и инновации

# 11·2016 1

УДК 539.3 DOI 10.18698/2308-6033-2016-11-1558

Анализ рабочих характеристик гофрированных мембран

в зоне нелинейного деформирования

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

От точности расчета упругих элементов в виде гофрированных мембран, полу-

чивших широкое распространение в настоящее время в приборостроении, зависят

надежность и качество оборудования. В статье предложен расчет гофрирован-

ных мембран, выполнение которого является актуальной задачей для современных

разработчиков. Для расчета использованы методы продолжения по параметру и

смены подпространства управляющих параметров. Алгоритм реализован в автор-

ской программе на языке С. В результате расчета получены упругая характери-

стика мембраны и деформированная форма ее меридиана. Представлен также

алгоритм изолированного решения на упругой характеристике. Поскольку пред-

ложенная методика расчета показала свою эффективность, ее можно рекомен-

довать для проведения анализа широкого круга упругих элементов.

Ключевые слова

упругий элемент, тонкостенная оболочка, большие перемещения,

нелинейное деформирование.

Введение.

Упругие элементы широко применяются в приборо-

строении для создания натяга между деталями, аккумулирования ме-

ханической энергии, в качестве элементов передачи движения, упру-

гих опор, чувствительных элементов измерительных приборов. От

точности расчета упругих элементов зависят надежность и качество

приборов [1].

Достаточно распространенным конструктивным исполнением упру-

гого элемента является гофрированная мембрана (рис. 1). Свойства

гофрированной мембраны во многом зависят от ее профиля — образу-

ющей срединной поверхности.

Упругая характеристика гофрированной мембраны (зависимость

характерного перемещения от внешней

нагрузки) является нелинейной в отли-

чие от других типов манометрических

упругих элементов (сильфонов, труб-

чатых пружин), упругие характеристи-

ки которых близки линейным. Поэтому

гофрированные мембраны можно ис-

пользовать для измерения величин,

нелинейно связанных с давлением

(например, воздушной скорости полета

самолета, высоты его подъема, расхода

жидкости или газа, проходящего по тру-

бопроводу).

Рис. 1.

Конструкция мембраны

чувствительного

элемента