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异形管板换热器的应力分析与评定探讨点击：1927 日期：[ 2014-04-26 22:06:05 ] |
| 摘要：采用JB 4732-1995~钢制压力容器—— 分析设计标准》的应力分类及强度评定方法对分析结果进行了评定，实现了在构建异形管板换热器真正实际结构有限元模型下的应力分析与评定。通过有限元温度场分析及温度场与应力分析的耦合数值计算，实现了异形管板换热器温度栽荷与压力栽荷同时作用下的有限元应力计算。 这在于以往的管板换热器的应力计算均基于相对于实际结构进行了充分简化的力学模型已给出，由此其计算结果已不能体现管板的实际应力状况，如将管板作为受管孔均匀刚度削弱的圆平板处理的力学模型就是典型的方法，加之此模型的边界条件处理也不能真实反映结构实际状况，给分析结果带来了更大的误差。采用有限元应力分析方法真正实现管板换热器的应力分析与评定 ]，一直是压力容器行业结构强度计算不断追求的解决方案。 但我国规范中的计算方法也存在局限性：一方面这一计算方法无法考虑管子对管板的弯曲约束作用；另一方面对圆平板的周边约束边界条件处理无法同实际结构相符。国家标准GB 151—1999<<管壳式换热器》中对管板的计算相对科学，其将管板作为弹性基础上的圆平板处理，使结构计算力学模型与实际结构更加贴近，这是管板计算领域的一大进步，在世界各国换热器规范中是较为科学合理的计算方法。 采用有限元数值计算方法真正实现管板实际结构的应力计算主要存在两方面的难点：一是有限元模型相对复杂，构建难度大；另一方面在复杂的模型下施加边界条件(如压力或温度等)相当困难，如不采用参数化编程方式，对于管数较多的结构情形是根本不可能的。这一分析程序的编制，不仅克服了以往无法解决的难题，而且为以后快速实现类似结构的分析计算提供了可能。实际上由于管板受力情况复杂，采用简化力学模型基础上建立的解析计算已无法真正实现管板强度的有效计算，因此在数值计算方法中寻求解决方案也便成了真正实现管板强度有效计算的途径。由于上述难点，完全采用三维实体单元构建实际结构模型进行管板换热器有限元分析的具体例证还没有见到。本文正是充分利用了ANSYS有限元分析软件提供的APDL语言编程参数化技术，实现了完全采用三维实体单元下的管板换热器结构全自动分析。 |
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