ダイヤフラム式圧力センサは、精度と信頼性により、様々な産業用途で広く使用されています。ダイヤフラムが経験する機械的ストレスを計算することは、故障することなく過酷な条件に耐えることができるセンサーの設計に不可欠です。適切な応力分析は、耐久性と性能を向上させることができます。

ダイヤフラムメカニックスについて

圧力センサーのダイヤフラムは、圧力下で変形する柔軟な膜として機能します。変形の量は、適用圧力とダイヤフラムの材料特性に依存します。ダイヤフラム内の応力分布を分析すると、最大の期待圧力を処理することができます。

機械的ストレスの計算

ダイヤフラムの機械的ストレスは、古典的な薄版理論を使用して計算することができます。 一般的に、最大のストレスは、境界条件に応じて、ダイヤフラムの中心または端で発生します。 クランプされたエッジを持つ円形ダイヤフラムの最大応力のための基本的な式は次のとおりです。

[σ[]max[[]] = (3 + ν)/(8) *(p * a)/t

p]は、適用圧力である[]a]は、ダイヤフラムの半径であるt]は厚さであり、[]ν]は、材料のポイソンの比率です。

堅牢性の設計検討

堅牢性を確保するために、ダイヤフラムは十分な厚さと材料の強度で設計され、最大のストレスレベルを処理する必要があります。材料の選択は重要である。高強度合金または複合材料は耐久性を向上させることができます。さらに、安全要因は、予期しない圧力スイックまたは材料の欠陥を考慮するために設計に組み込まれています。

主な要因の概要

  • ヤング率やポイソンの比率などの材料特性
  • 半径および厚さを含むダイヤフラム次元
  • 期待される最高の圧力範囲
  • 境界条件および土台方法
  • 予期しないストレスのための安全マージン