Плоские мембраны

Плоские мембраны имеют затухающую упругую характеристику, поэтому их используют там, где требуется небольшой ход, при этом мембрана нагружается только рабочим давлением, не испытывая противодействия со стороны механизма прибора.

Металлические мембраны изготовляют штамповкой из листового материала. Такой способ изготовления позволяет выдерживать узкие допуски на толщину материала и на размеры мембраны.

Характер деформации плоской мембраны зависит от величины прогибов, которые она получает под нагрузкой (рис. 2.2).

Рис. 2.2 Упругая характеристика плоской мембраны и возникающие в ней напряжения

При малых прогибах перемещения мембраны связаны в основном с изгибом материала. Срединная плоскость мембраны почти не удлиняется. В области малых перемещений мембрана имеет характеристику, близкую к линейной; для ее расчета можно воспользоваться линейной теорией изгиба круглых пластинок.

При увеличении нагрузки прогибы мембраны становятся соизмеримыми с толщиной. Срединная плоскость мембраны удлиняется, что приводит к появлению напряжений растяжения, соизмеримых с изгибными напряжениями. Прогибы мембраны при этом увеличиваются медленнее, чем нагрузка, и упругая характеристика становится затухающей. Расчет мембраны в области больших перемещений должен быть основан на нелинейной теории, учитывающей как изгиб, так и растяжение мембраны в срединной поверхности.

Дальнейшее увеличение прогибов происходит в основном в результате растяжения мембраны. В этом случае расчет можно производить по теории абсолютно гибкой мембраны без учета жесткости на изгиб.