针对焊接金属波纹管在复杂工况下的失弹、疲劳失效的现象,以波纹管为研究对象,建立三维模型,应用静力学、热力学理论和有限元计算、试验分析相结合的方法对机械密封波纹的性能进行了分析,得到了不同力和温度作用下波纹管的受力分布、压缩量、刚度和热变形的变化规律及相互影响关系。结果表明:温度和力的作用对波纹管的失弹失效有较大影响。研究结果对于波纹管的优化设计、疲劳寿命分析计算后对比发现，无论是在拉伸还是压缩的状态下，应力最大的位置都出现在靠近波纹管的焊接处（见图2），在外部载荷的作用下焊接处的应力比其他位置都要大。应力越大越集中的位置，越先出现疲劳折断的现象。因此在波纹管焊接处相对于其他位置更容易发生疲劳折断，这与实际工况中的波纹管疲劳折断的位置是一致的。（a）压缩状态（b）拉伸状态图2膜片压缩状态和拉伸状态下的等效应力云图2.2波纹管的静力学分析在机械密封零件中，热耦合失效分析-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机波纹管的一端与定位环连接，另一端与动环连接。三维模型如图3所示。图3波纹管的三维实体模型实际工况中，定位环通过紧定螺钉固定在主轴，本文由张家港倒角机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.daojiaoji.cc   动环不与轴接触，并与静环贴合，波纹管有一定的压缩量，所以在进行静力学分析的过程中边界条件设置为定位环固定，而对动环一端施加一个3mm位移。、机械密封的选用和维护等提供了相关数据和理论依据。 算得到等效热应变云图（见图7（b）），由图可见，热应变的最大值出现在波峰处，与温度场的最高温度出现的位置几乎相同。2.3.3温度对波纹管的影响为了研究高温对波纹管的影响，分别对波数为16的波纹管在常温和高温下（200，400℃）的刚度进行对比，发现温度对波纹管的影响十分复杂。高温状态的波纹管的刚度相对以常温轴向刚度有所降低，而且温度越高刚度越低。高温对波纹管机械密封有一定影响，因此在实际工作环境中，合理的冷却方式可以有效地延长波纹管的使用寿命。图8为波纹管在200℃和400℃条件下的载荷-压缩量关系曲线。（a）常温和200℃刚度对比（b）常温和400℃刚度对比图8波纹管在常温下与在200，400℃条件下的刚度对比3结论（1）在外部载荷作用下，无论是压缩状态还是拉伸状态，应力主要集中在靠近膜片焊接区域附近，重复载荷作用时，该部位容易出现疲劳折断现象。（2）在重载荷作用下波纹管容易产生塑形变形，波纹管靠近动环的部分位移量相对比较大，若在高温或者重载荷作用下相对更容易被压缩失弹或者疲劳损坏。长时间的轴向压缩，波纹管的长度变短，但刚度变大。（3）高温环境中膜片的受热不均匀，波峰位置的温度比波谷处高，与热应变分布的位置大致相同。（4）高温环境下，波纹管的轴向刚度降低，温度达到一定范围时，波纹管甚至发生塑性变形。（下转第5页）热耦合失效分析-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由张家港倒角机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.daojiaoji.cc