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    188宝金博页面版: 换热器非标法兰封板应力强度分析

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    内容提示： 第 39卷2010 年 6 月 第 3期 船 海 工 程 SH IP & OC E A N E N GIN E ER IN G V o1 ． 3 9 J un． 2010 N o． 3 换热器非标法兰封板应力强度分析 赵 自奇， 钱作勤， 徐(武汉理工大学 能源与动力工程 学院， 武汉 430063) 钊 ， 王建宁 摘要： 对于管壳式换热器的非标法兰封板， 利用 A PDL 程序实现全参数化的三维有限元建模 ， 并计算 得到封板的应力分布， 归纳出影响封板的应力强度的因素， 通过调整这些因素得到非标法兰封板的合理厚度。 关键词： 管壳式换热器； 封板； 有限元模型 中图分类号 ： U664． 1； T Q015． 9 文献标志码 ： A 文章编 号： 1671 7953(2010)03— 0084— 03 ...

    文档格式：PDF | 页数：3 | 浏览次数：24 | 上传日期：2010-12-12 11:54:25 | 文档星级：
    第 39卷2010 年 6 月 第 3期 船 海 工 程 SH IP & OC E A N E N GIN E ER IN G V o1 ． 3 9 J un． 2010 N o． 3 换热器非标法兰封板应力强度分析 赵 自奇， 钱作勤， 徐(武汉理工大学 能源与动力工程 学院， 武汉 430063) 钊 ， 王建宁 摘要： 对于管壳式换热器的非标法兰封板， 利用 A PDL 程序实现全参数化的三维有限元建模 ， 并计算 得到封板的应力分布， 归纳出影响封板的应力强度的因素， 通过调整这些因素得到非标法兰封板的合理厚度。 关键词： 管壳式换热器； 封板； 有限元模型 中图分类号 ： U664． 1； T Q015． 9 文献标志码 ： A 文章编 号： 1671 7953(2010)03— 0084— 03 换热器是广泛应用于化工 、 动力、 医药、 冶金 、 制冷、 轻功等行业的一种通用设备， 管壳式换热器 制造容易 ， 生产成本低 ， 选材范围广， 清洗方便 ， 适 应性强 ， 处理量大 ， 工作可靠， 且能适应高温高压 ， 在化工、 石油、 能源等行业 的应用 中处于主导地 位l1。封板是换热器 中的关键元件 ， 其受力情况 相当复杂 ， 对其进行强度分析是一个全新的课题 。 经典算法求解封板 的应力非常烦琐， 而且难 以提 出一个普遍应用的公式用以计算各种情况下的危 险应力 。有 限元算法提供 了一种全新 的解决方 案， 通过建立仿真模 型大大提高 了计算结果的正 确性[2 ] 。以某非标法兰封板为研究对象。 1封板 的热应力耦合分析 根据非标法兰封板 的结构特点和工程要求 ， 进行单元类型选择 、 材料参数的确定 、 几何建： 单元生成。虑到结构和载荷的对称性， 取非标法 兰封板及其部分简体的 1／ 4 建立有 限元分析模 型 跚 。 1． 1实体模 型 的建立 1) 单元类型。结构采用 SOI 1 ／ )95 3D 八节点 实体单元 SOLIIN5 的高阶单元 ， 他能够吸收不规 则形状的单元而精度没有损失。SOI 1 1 395 单元有 可并立的位移形状并且能很好地适应曲线边界的 模型， 具有塑性、 蠕变、 膨胀 、 应力刚化、 大变形和大 应变功能。单元选项： 单元坐标系、 额外单元输出 8 4 收稿 日期 ： 2009— 04— 10 修 回日期 ： 2009 05— 04 作者简介 ： 赵 自奇( 1982一 ) ， 男， 硕士生。 研究方向 ： 动力装置性能与系统分析 。 E-mail： hanxiaozzql 109@ 163． cor n 选项、 额外表面输出选项、 积分原则。 2) 材料属性 。封板采用压力容器常用钢种 16MnR ， 材料参数见表 1。 表 1 61 Vl rtR 材料属性 参数 弹性模量／ GPa 泊松比 线膨胀 系数／ K 导热系数／ [w · (rn2 · K ) 空气对流系数／ [w · (m · K ) 许用应力／ MPa ] ] 4 8 2 ． 4 9 150 1． 2网格划分 为了提高计算精 度， 采用 V SWE EP 体扫略 网格划分六面体 网格 ， 这种 网格既可以是线性 的 (无中节点) 、 也可以是二次的( 有中节点) 。对于 复杂几何实体 ， 经过一些简单的切分处理 ， 就可以 生成规整的六面体 网格。 体扫略网格要满足的条件 ： 1) 切分体避 免体 内有 内腔 ， 或者体 内有 空 洞。即扫略的过程必须是连续的。假如不连续 ， 可以将大体积切分成若干个小体积 ， 分别网格划 分， 然后进行 V GI U E 即可。 2) 定义合适的单元。S0 I ID 95对应的热单 元是 S()L ID90， SOL ID90 是三维的 8节点热单元 SOL ID70 的高阶形式 ， 20 个节点 ， 每个节点一个 温度 自由度 ， 尤其适用于描述弯曲的边界 。 3) 设 置扫略方 向的单元 数 目或单 元尺寸。 可以用 esize、 extopt、 lesize、 lmesh、 desize 等， 为了 实现参数化建模， 采用 lesize 控制单元数 目。封 板的网格划分模型见图 1。 1． 3模型分析 1) 温度场分析。封板上下表 面分别为外界

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