基于流固耦合的换热管束振动分析

阐述了换热器管束振动的机理、破坏形式以及换热管共振特性的研究方法。突破传统研究方法的局限性,运用有限元分析软件,采用流固耦合的方法对换热管共振特性进行了研究。结合某油田项目中一台管壳式换热器,对单根换热管共振特性、换热管束共振特性影响因素以及动态响应特性进行了全面研究,得出了调整换热管束共振频率、避免共振的有效方法,结论具备一定的工程应用参考价值。     

大直径挠性薄管板合成反应器的有限元分析

采用GB 150、SH/T 3158、西德AD以及GB/T 151标准中的方法对大直径挠性薄管板进行了计算,确定了管板的初始名义厚度。基于ANSYS软件中的APDL语言建立了不同管板厚度的热分析与结构分析的有限元模型,分别对其在6种不同工况下的应力进行了热-结构耦合分析,采用JB 4732,GB/T 151标准分别对结构应力与换热管稳定性和拉脱力进行了强度评定,同时也分析了管板的位移量,最终确定了管板合适的名义厚度。计算结果表明,管板边缘区应力值较大,从边缘到布管区中心呈波动衰减趋势;管板过渡段起着协调管束与管板的变形作用,该区域的弯曲应力值较大。模拟结果可为该类挠性薄管板的设计提供一定参考依据。     

配气台管路系统气固耦合振动特性分析

针对配气台管路振动问题,采用传递矩阵法和有限元模态分析法,建立管道系统振动频率的计算模型。运用MATLAB,ANSYS和AMESim软件分析计算,得到气柱固有频率、结构固有频率及扰动频率三者之间的关系,确定配气台管路振动的原因,并提出有效的解决措施。研究表明:由于扰动频率与管路内气柱低阶固有频率相近,激发配气台管路剧烈共振,通过增加阻尼孔板和增加管路支撑,改变了管路内气柱固有频率和结构固有频率,有效的解决了配气台管路共振问题。     

铸造用振动发生器的固有频率计算与分析

随着铸造用振动发生器在铸造生产中应用的推广,对其工程实际中振动特性的研究就成了一项紧迫任务,而研究振动特性要从分析振动发生器的固有频率开始。为此,采用最简单的两自由度系统模型计算和有限元仿真来求解振动发生器的固有频率,再对样机设备进行多次实验,得到振动发生器实际振动的频率范围。计算与实验结果表明:振动发生器振动频率参数满足设计要求。     

铸造用振动发生器的固有频率计算与分析简

随着铸造用振动发生器在铸造生产中应用的推广,对其工程实际中振动特性的研究就成了一项紧迫任务.而研究振动特性要从分析振动发生器的固有频率开始.为此,采用最简单的两自由度系统模型计算和有限元仿真来求解振动发生器的固有频率.再对样机设备进行多次实验,得到振动发生器实际振动的频率范围.计算与实验结果表明：振动发生器振动频率参数满足设计要求.     

U型双金属复合翅片换热管振动模态分析

双金属复合翅片管是国内外广泛使用的一种新型换热元件。为了对U型双金属复合翅片换热管的流体诱导振动破坏进行预测和控制,需要对其振动模态进行准确分析。采用锤击法和有限元法对U型钢-铝双金属复合翅片管的面内、面外振动模态进行了实验测试和数值模拟,并分析了U型管圆弧弯管半径R对其固有频率的影响特性。在自由支撑条件下,U型钢-铝双金属复合翅片管固有频率的有限元分析值与实测值相比,前18阶频率的最大误差为7.3%。在固支-简支条件下,U型钢-铝双金属翅片管的各阶固有频率均随着圆弧弯管半径R的增大而减小。     

离心空气压缩机级间冷却器管束振动分析

级间冷却器采用管翅式换热器,是离心式压缩机主要配套设备。在运行过程中,管翅式换热器可能因振动导致管束损害,影响压缩机系统的性能。针对这一问题,建立了对完整管翅式换热器管束的谐响应分析方法。基于ANSYS有限元法,建立管翅式换热器的模型,对翅片进行简化,发现在每个换热区间的翅片简化到40层时,换热器固有频率趋于稳定。结合理论计算和Fluent仿真,求取了冷却器振动的激励载荷;获得了结构在指定频率时的响应量,找出了频率范围内的共振点,为管翅式换热器的设计与优化提供了理论依据。     

浮头式换热器胀口试压工具

我公司前进化工厂裂解车间从日本引进30万吨乙烯设备,开工二年后进行检修,发现急冷水冷却器管束腐蚀现象较严重,要求我厂一个半月时间制造完毕。这台管束直径φ1900mm、重量24.63吨。换热管(φ25.4×2×7200)数量为2362根。浮头管板直径φ1884mm,厚度为δ=111mm,固定管板直径φ1980mm、厚度为6=111mm。换热管与管板采用贴胀后再胀接的连接结     

基于ANSYS的挠性薄管板设计方法与结构尺寸研究

结合具体算例,采用各国挠性薄管板设计方法进行设计,对比其计算结果,指出各设计方法优缺点。运用有限元Ansys软件进行分析,探讨影响挠性薄管板应力分布特征的主要参数,如挠性薄管板厚度、换热管中心距以及过渡圆角半径,最终得出合理的结构尺寸。     

汽车仪表板横梁系统固有振动特性研究

测量了横梁系统在车身安装状态下的固有振动特性,并通过有限元计算得出横梁系统的模态参数,结果确定了横梁系统刚度较差的原因与横梁骨架和车身前围板刚度不足有关;然后基于有限元模型分析了横梁系统主要零件的板厚对固有频率、质量的灵敏度,发现不同零件对横梁系统的固有频率和质量影响程度存在差异;最后在OptiStruct中建立数学模型并优化零件板厚,使横梁系统总质量、固有频率和刚度之间得到了较好的平衡,改善了横梁系统的固有振动特性。     

甲醇合成塔管板结构改进设计

甲醇合成塔管板结构设计是合成塔设计的关键。对某甲醇合成塔管板采用挠性过渡圆角结构,进行改进设计,以增加管板的挠性,同时应用有限元法对管板应力强度和换热管轴向稳定性进行分析。结果表明改进设计的管板过渡圆角处应力强度大大降低,换热管轴向压应力有所减小,提高了其抗压稳定性。研究结果为高温高压换热器管板结构优化设计提供了依据。     

管壳式换热器的数值模拟和管束支撑分析

以某固定管板换热器为例，对数值模拟方法和管束支撑进行了研究。通过建立不同单元类型的换热器有限元模型，以换热器壳体轴向应力为指标，对比换热器筒体和管子中的轴向应力及管板挠度，研究了不同换热器有限元分析方法的合理性，考察了管板横向变形和换热管外侧及筒体内侧施加的壳程压力对筒体轴向应力的影响，以及换热管对换热器管板的支撑作用。     

高参数换热器管板热应力分析模型的研究

常规的管板设计方法是用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算,但是这些计算无法准确考虑管板温度差引起的热应力。目前常用有限元方法,通过施加温度载荷和对流载荷计算得到管板的温度场,进而求出管板的温差应力,但计算结果的准确性一直是许多研究者关注的问题。采用有限元方法,以U型管式换热器管板为例,分别按给定管板表面温度、给定流体温度和管板表面传热膜系数、包含温度场在内的流固耦合三种分析模型计算得到管板的温度场,进而对比分析了不同模型对管板热应力计算结果的影响。研究结果为管板强度的精确设计提供了借鉴。     

低翅片管振动特性的有限元分析及实验研究

应用有限元分析软件ANSYS对低翅片管进行振动特性分析,考虑翅片形状、翅根处过渡圆角、管子长径比三种主要影响因素,建立低翅片管有限元计算模型.模拟低翅片管在换热器中的工作状态,得到低翅片管在四种约束模态下固有频率的有限元计算值.采用共振法对低翅片管在上述四种约束模态下的固有频率进行实验测试.对有限元计算值与实测值进行比较,四种约束模态下一阶固有频率有限元计算值的误差均小于15%,符合工程许可范围.表明该有限元模型可用于工程设计时对低翅片管振动特性进行数值分析,也可为其他形状翅片管的振动特性分析提供参考.     

柔性管板计算方法与几何尺寸优化

利用ANSYS 15.0软件对柔性管板进行热-应力耦合分析,得到柔性管板整体应力分布规律,对柔性管板厚度、换热管中心间距、过渡圆角半径进行优化,并对国内外管板计算方法进行对比分析。结果表明:西德AD方法计算出的管板厚度最小;随着柔性管板厚度的增加,薄膜应力先减小后增大,薄膜加弯曲应力逐渐增大;随着换热管中心间距的增大,薄膜应力先保持不变后减小,薄膜加弯曲应力先增大后减小再增大;随着过渡圆角半径的增大,薄膜应力和薄膜加弯曲应力基本维持不变;在柔性管板的最有结构尺寸下,最大应力减小了18.5%,优化效果显著。     

无缝钢管加工过程中的动力学分析

应用ANSYS软件对切管机加工钢管时的振动情况进行了动力学的分析。建立了有限元的计算模型，确定了前5阶固有频率及振型，以工作频率和固有频率施加激振力，相应地得到钢管受迫振动的振幅，验证了夹持机构有较强的抗振动冲击能力．     

Progressive process design of door lock striker with double bosses by the wall-thickening process

Local thinning inevitably takes place in sheet metal forming. This can be prevented by the application of a compression load during wall-thickening forming, through which a part can become even thicker than the initial sheet material thickness. Wall-thickening forming is advantageous for the manufacturing of cup-shaped products and products with bosses. This study suggests a progressive process design procedure for the wall-thickening forming of a door lock striker with double bosses. The proposed procedure involves first drawing, redrawing, and upsetting. The design of the progressive process is performed with the suggested design procedure using finite element analysis. To verify the result of this study, an experiment for manufacturing door lock striker with double bosses was performed by the progressive process. The results of the experiment for the measurement of the thickness at the bosses showed good agreement with those of the finite element analysis. From the experimental result, double bosses with a thickness distribution of 2.25–4 mm can be manufactured from sheet metal with an initial thickness of 2 mm using wall-thickening forming, which results in an increase in the strength at the bosses by about 27 %.     

A procedure for designing initial thickness variation for superplastic free inflation

A procedure is proposed for determining the required initial thickness distribution in order to produce a given design specification by the superplastic blow forming method. Analytical solutions are first derived to predict the thickness variation during a free inflation process. The equation is then used to obtain the thickness distribution prior to inflation from a prescribed final thickness as though the deformation is reversed. The commercial finite element program, ABAQUS, is adopted to simulate the superplastic blow forming process of the acquired preform. Although the inflated thickness is compared fairly close to the desired result, errors do exist due to the simplified assumptions made in the analytical method. In order to overcome the difficulty, a model describing the thickness variation of the inflated sheet is first obtained from curve-fitting the solutions of finite element simulation instead of analytical derivation. The initial thickness determined from this model is shown to give the intended final thickness from finite element simulation. Experiments have also been performed to verify the results.     

内压支撑下薄壁管弯曲变形力学分析

管件内压弯曲又称为管件充液弯曲,具有减小截面畸变,延缓薄壁管内侧失稳起皱,提高弯曲成形极限等优点。支撑内压在其中起到了关键性的作用,对于环向和轴向的应力应变分量具有重要影响。采用塑性理论,对内压和弯矩共同作用下的薄壁管弯曲变形进行理论分析。考虑内压对微元平衡方程的影响,建立一个新的理论分析模型,通过求解非线性方程组,得到薄壁管应力应变的分布规律,定量分析内压对薄壁管应力应变的影响趋势。同时通过将有限元分析得到的应力应变分量的信息,与理论解进行对比发现,理论预测和模拟结果相符合,验证所建立的理论分析模型的可靠性。结果表明,轴向和环向应力随内压升高均大大提高,环向应变随内压升高线性递增,而厚向应变线性减小。     

管材拉弯工艺及数值模拟分析

拉弯是管材弯曲成形的重要工艺方法,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同工艺参数下的管材拉弯成形过程进行了数值模拟,通过改变相对弯曲半径R/D和相对弯曲厚度t/D,分析了拉弯工艺参数对成形过程的影响。研究结果表明:通过增大相对弯曲半径R/D或增大相对弯曲厚度t/D,降低弯曲件的等效应力,可以有效控制弯曲件壁厚的变化,有助于提高管材拉弯成形的质量。