金屬波紋補(bǔ)償器在進(jìn)行設(shè)計(jì)時要滿足兩方面要求，作為可伸縮元件能補(bǔ)償熱脹冷縮位移，同時作為承壓元件應(yīng)具有足夠強(qiáng)度承受系統(tǒng)的內(nèi)壓（或外壓）。波紋管基本結(jié)構(gòu)由直邊圓筒、環(huán)板和環(huán)殼組成，其受到載荷可分為壓力載荷和位移載荷，結(jié)構(gòu)和載荷因素決定了波紋管的強(qiáng)度設(shè)計(jì)復(fù)雜性。目前波紋補(bǔ)償器設(shè)計(jì)方法可以分為解析法、工程近似法和數(shù)值模擬法3種。

　　解析法以薄殼理論為基礎(chǔ)，建立波紋管的微分方程，求解應(yīng)力和位移的解析解，其過程非常繁雜，實(shí)際設(shè)計(jì)中難以采用。

　　為了設(shè)計(jì)計(jì)算簡便，工程近似法將波紋管簡化為兩端固支的直梁或曲梁模型，采用材料力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。考慮到梁模型與實(shí)際情況之間的誤差，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中采用對梁模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正方法，這種工程近似法具有準(zhǔn)確性，但因?yàn)槭墙?jīng)驗(yàn)公式，有的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果偏于保守，同時由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，公式的適用性也受到限制。

　　金屬波紋補(bǔ)償器的剛度是指產(chǎn)生單位位移所需要的作用力，單位為N/mm。剛度數(shù)值與波紋補(bǔ)償器上波紋管的壁厚、直徑、波高、波距、波數(shù)以及材料的彈性模量有關(guān)。

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　　采用數(shù)值模擬方法，能根據(jù)波紋管實(shí)際幾何尺寸，建立三維計(jì)算模型，避免了簡單條狀梁模型誤差。同時，當(dāng)波紋補(bǔ)償器發(fā)生屈服后，在有限元計(jì)算過程中可以輸入材料實(shí)際的應(yīng)力—應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系，從而可以模擬發(fā)生塑性變形時波紋補(bǔ)償器載荷與位移變化情況，得到   加符合實(shí)際波紋管剛度數(shù)值。

　　金屬波紋補(bǔ)償器安裝在管道系統(tǒng)中后需要進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，確保其在工作壓力下能夠完好地運(yùn)行，管道膨脹節(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)用的介質(zhì)，一般選用水，也有用壓縮空氣和惰性氣體的，但試驗(yàn)壓力要求較高的管道膨脹節(jié)不允許用氣體做試驗(yàn)介質(zhì)。

　　因?yàn)樗膲嚎s性很小，流動性很大，經(jīng)加壓后，很快充滿管道和將壓力均勻地傳到金屬波紋補(bǔ)償器壁上，一旦發(fā)現(xiàn)破裂或強(qiáng)度不夠而損壞，水即滲透出來，不會產(chǎn)生突發(fā)性爆炸傷人、損壞設(shè)備。

　　若用氣體作強(qiáng)度試驗(yàn)，氣體是可壓縮的，雖然也可迅速地將壓力傳遞到管道膨脹節(jié)和設(shè)備各部分，承壓系統(tǒng)中出現(xiàn)砂眼、裂紋，氣體可以泄露出來，一旦發(fā)生承壓系統(tǒng)局部因壓力加高而損壞時，氣體會產(chǎn)生膨脹，有相應(yīng)的危險，如用高壓蒸汽試壓危險性_大。