基于有限元分析管壳式换热器拉脱力的研究

采用有限元方法对管壳式多管程固定管板换热器在3种工况下,不同温度分布的换热管和管板的拉脱力进行了分析计算.结果表明,在多管程换热器的管束中,不同位置的换热管拉脱力存在较大的差别.对照ASME规范规定的许用值,工况3中所有换热管与管板接头的拉脱力均能满足要求,而工况1和工况2中分别有56根和22根换热管与管板接头的拉脱力超过了许用值.这些接头在介质的流动中出现振动、腐蚀等情况时,易发生破裂和泄漏.     

大开孔外压圆筒失稳行为的有限元分析

针对不同开孔率的大开孔外压圆筒,采用线弹性和弹塑性两种本构关系,利用特征值分析、几何和材料的双非线性分析方法对其失稳行为进行了研究。比较了开孔、接管、加强圈补强等情况下的失稳压力,给出了开孔率d／D为0．4—0．8范围内一系列开孔外压圆筒的失稳压力的计算和有限元算例的对比分析。结果表明：在开孔率0．5以内,半面积补强对外压开孔圆筒的补强是够的。     

高温高流速环烷酸冲刷腐蚀流场数值模拟研究

采用CFD技术对高温高流速环烷酸喷射试验装置的流场进行数值模拟,主要分析了喷嘴至壁面距离H、喷嘴出口流速U和流体温度T的变化对喷嘴外部区域流场分布情况的影响。结果表明:随着U的增大,H和T的减小,壁面剪切应力逐渐增大;近壁处湍流强度随U的增大和H的减小而增强;减小H能增强喷射流体冲刷效果,但是H过小时,喷嘴出口压力过大,影响设备安全运行。为了提高试样壁面冲刷腐蚀效果,达到加速试验和安全运行目的,建议H取4～8 mm为宜。     

弯矩和双轴拉压载荷下含半椭圆表面裂纹平板的极限载荷分析

极限载荷作为含缺陷结构完整性评定的主要参量之一直接影响着评定结果,一直是许多学者关注的重点。多轴载荷条件下含半椭圆表面裂纹平板的极限载荷是当前研究的重要方向。针对含半椭圆表面裂纹平板,基于von Mises屈服准则,推导出了在平板端面施加拉弯组合载荷和在平板两侧施加轴向力的作用下的极限载荷表达式,并通过n_1坐标得到了屈服线,研究了平板两侧轴向力的影响。本文解与现有的单轴拉弯组合载荷下的解一致,同时与在相同载荷条件下含矩形表面裂纹平板的极限载荷解做了对比。结果表明:当沿厚度方向裂纹深度较大或沿宽度方向裂纹宽度较大时,矩形裂纹代替半椭圆裂纹会存在过度保守的结果。     

高温度梯度作用下圆柱壳蠕变的有限元分析

根据SA508-III钢的物理力学性能参数,基于大型有限元软件ABAQUS进行了圆柱壳在高温度梯度下的热-结构耦合分析,获得了沿壁厚的温度场分布及应力场分布;在此基础上结合随温度变化的蠕变性能参数,进行了圆柱壳的蠕变分析,得到了蠕变后沿壁厚的应力、应变分布。结果表明:由于温差梯度高,沿壁厚的应力可分为3个区域,两侧均已屈服,而中间为弹性区;发生蠕变后,蠕变应变迅速提高并达到稳定,应力松弛再分布,并在器壁中间弹性区出现一定的突变。     

承压设备焊接工程与理论研究生课程建设

动力工程及工程热物理学科以过程工艺原理、先进装备技术和现代控制技术为基础,培养本领域从事设计、制造、研究、开发和管理等工作的高级专业技术人才。焊接技术是先进装备制造技术的基础,也是先进装备服役及老化管理最值得关注的技术之一。基于此,浙江工业大学动力工程及工程热物理学科在国内率先开设了承压设备焊接工程与理论研究生课程,使学生掌握承压设备焊接的基本概念、规律及技术,并能利用这些基本理论解决复杂工程实际问题。     

复合载荷下周向裂纹厚壁圆筒的极限载荷研究

根据Mises屈服准则在中性轴假设,周向、径向应力常数假设条件下,推导出了含等深周向裂纹厚壁圆筒在受内压、轴向力和弯矩复合载荷下的近似极限载荷公式。对典型参数下理想弹塑性材料模型进行了有限元分析,有限元验证表明文中建立的模型是偏保守的。1.32≤k≤2.00时推荐了计算厚壁圆筒极限载荷的周向、径向应力的取值。     

基于概率断裂力学的承压热冲击条件下含周向裂纹圆筒体的结构完整性研究

为探索适合我国核电站反应堆压力容器(RPV)在承压热冲击(PTS)条件下基于概率断裂力学(PFM)的结构完整性评定方法,本文以含周向内表面裂纹圆筒体为对象,研究其在PTS条件下的响应和结构完整性评定方法。首先基于有限元计算,确定了在PTS条件下沿壁厚的热应力场分布,并在此基础上计算了裂纹尖端应力强度因子;继而将裂纹深度、材料断裂韧性、材料屈服强度等视为随机变量,用R6失效评定图和线弹性断裂力学等方法进行了PTS条件下裂纹启裂评定,基于Monte Carlo方法开发了示范性评定软件,分析了各随机变量对其失效概率的敏感性。     

反应成型模具耦合温度场数值模拟与试验研究

研究模具加热系统耦合温度场问题。根据模具加热系统的传热机理,将加热系统分为外部可控温度场和内部固化反应温度场。提出将模具内部反应固化温度场,作为外加可控温度场内载荷的耦合温度场建模方法,并进行数值模拟。以团絮状聚酯模塑料(Bulk molding compound,BMC)固化成型模具为研究对象,进行温度场试验;采用误差敏度分析法,对外加可控温度场进行热源强度误差敏度分析,计算出误差最大位置,以此来提高模具加热系统的制造精度,降低试验误差;通过改进加热工艺,实施三段式加热,结合多通道比例积分微分(Proportion-integration-differentiation,PID)控制器控制技术,按给定曲线拟合升温;数值模拟与试验结果吻合较好,模具型腔温度场的均匀性达到行业标准要求。     

EN 1993-1-6标准中的壳体失稳设计方法简述

数值模拟计算能力和水平的提高为外压壳体失稳复杂理论应用到实际设计方法中提供了可能,应用数值模拟进行设计逐步在标准中引用并不断完善。与其他标准相比, EN 1993-1-6（2007）《壳结构的强度与稳定》对数值模拟在设计上的应用给出了更为详细的规定。对壳体失稳设计,EN 1993-1-6提出了3种不同的设计方法：公式计算方法、LBA-MNA方法以及GMNIA方法。为研究EN 1993-1-6的壳体数值模拟设计方法的可行性,对其进行了简要介绍,并通过10组算例与GB 150,ASME Ⅷ-2,EN 13445等标准进行对比,结果显示,EN 1993-1-6的数值模拟的设计许用值均高于GB 150的设计许用值,而与ASME Ⅷ-2和EN 13445相比,设计许用值则比较接近,这表明EN 1993-1-6规定的数值模拟设计方法有着比GB 150更好的经济性,是一种先进的设计方法。