柔性薄管板换热器的结构分析与优化

运用ANSYS对采用柔性薄管板的换热器建立了热分析与结构分析的有限元模型,分析了柔性薄管板的温度场及应力场,得出了管板上的应力分布及最大应力发生部位。根据应力分析结果对影响管板应力的主要结构参数如管板厚度、换热管中心距、不布管区宽度、管板与壳体连接处的转角结构和转角半径进行了分析优化,得到了较合理的设计结果。     

转化器蒸汽发生器挠性薄管板的设计及制造

利用有限单元分析法,对转化器蒸汽发生器的挠性薄管板建立了包括管箱、壳体和换热管等元件的模型。依照JB 4732-1995《钢制压力容器---分析设计标准》（2005确认版）中的4种工况对该管板进行了分析评定;同时,根据GB 151-1999《管壳式换热器》对换热管与管板连接的拉脱力进行了评定。     

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。     

高压挠性薄管板的计算

利用SH/T 3158,AD 规范及 EN 12953中的计算方法对高压薄管板进行了计算,并应用ANSYS软件对计算厚度进行了分析校核,得出的结论是这些标准公式在计算管板布管区及布管区外的厚度是适用的,但在薄管板的转角处因受力复杂,且属于挠性支撑,标准公式无法考虑这些因素,需要使用应力分析软件对这些部位进行设计计算。     

中国管板设计方法的研究进展

本文报告了在换热器管板设计中两方面的研究工作。1.将换热器作为由封头、壳体、法兰、螺栓、垫片和管板组成的弹性系统进行分析,其结果与七块管板的实验结果能很好地相符合。2.对胀接或焊接有管子的多孔板的等效弹性常数进行了计算。结果是:管子对管板有显著的加强作用,而在现行各国规范中忽略了或大大低估了这种加强作用。     

基于ANSYS的双管板换热器管板厚度设计探讨

由于双管板换热器管板结构的多样性,其管板厚度设计方法目前国内没有标准可依。针对某U型管及固定管壳式换热器双管板结构,根据SW6软件相应模块进行管板厚度近似计算,在此基础上采用ANSYS软件对管板结构进行热应力分析和优化设计,进一步讨论了聚液壳结构的影响。分析结果表明,双管板换热器管板厚度采用SW6软件近似计算是安全的,但结果过于保守。有限元优化设计有效地降低了管板厚度,为双管板换热器管板设计提供了有效手段。     

基于ANSYS的甲烷化废热锅炉柔性管板有限元分析

废热锅炉是甲烷化工艺中合成工段的关键设备之一,柔性管板作为废热锅炉的关键部件,对废热锅炉的经济性和安全性具有重要作用,是废热锅炉设计的关键。采用有限元软件ANSYS对在压力载荷和温度载荷作用下的废热锅炉柔性管板进行了应力分析,评定校核结果表明,该柔性管板结构安全合理且满足强度要求。     

高压给水加热器厚管板的有限元分析(二)--考虑管箱、壳体和换热管影响的管板强度分析

建立了考虑管箱、壳体和换热管影响的管板结构分析有限元实体模型,按照应力分析标准JB4732—1998分析了管板在包括开工、正常工作和停车过程中可能出现的七种瞬态和稳态操作工况下的强度状况。分析结果表明此管板的危险工况不是发生在正常操作工况下,而是发生在可能出现的壳程压力先停的瞬态工况下。本分析表明有限元分析法是分析管板的有效方法,适用于各种管板特别是多管程或多壳程换热器管板的设计和结构优化。     

我国标准管板设计方法与ASME规范的比较及换热器管板应力分析应考虑的问题

简要地介绍了我国GB 151,JB 4732附录Ⅰ与ASME规范换热器管板应力分析计算的一些异同,并提出在换热器管板应力分析方面要做的工作,以及解决问题的方法和途径。     

扭曲管换热器管板的有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS,对扭曲管换热器的管板在三种工况下的应力进行计算,分析了扭曲管轴向刚度削弱系数对管板应力强度及扭曲管轴向应力的影响。结果表明,扭曲管的轴向变形补偿能力优于普通直管,可以降低在温差载荷作用下管板中的应力,但会提高压力作用下的管板应力。在压力载荷作用下,扭曲管上的平均应力大小与普通直管差别不大,但扭曲管的轴向应力在管子横截面上的分布不均匀,局部的轴向应力远远高于平均应力水平,因此扭曲管抗疲劳和应力腐蚀开裂的能力不如直管。不同厚度的管板受扭曲管管束轴向刚度的影响不同,当管板厚度较小时,扭曲管管束轴向刚度的影响较大。     

基于有限元的加工中心立柱结构静、动态设计

运用结构动态设计原理和有限元法的变量化分析技术,用ANSYS软件对加上中心立柱部件进行静力分析和模态分析。通过研究立柱内部二种不同结构肋板对其静、动态性能的影响,给出内部肋板的最佳结构形式。     

基于ANSYS的三维建模方法与热挤压模具的优化设计

挤压模具经常发生桥断、桥裂。文中利用有限元软件ANSYS为工作平台,利用其二次开发语言ANSYS parame design language(APDL)为工具,对铝型材热挤压模具实现了三维实体建模,并在此基础上进行有限元分析和优化设计,得到此模具的三维应力分布图,发现该种模具的模桥应力集中相当严重,应力分布极其不均。并获得挤压模具最优结构尺寸参数,使应力集中明显减小,寿命显著延长。     

基于田口方法柔性铰链应力对设计参数的灵敏度分析

针对柔顺机构中柔性铰链在受到连续变载荷反复加载的情况下,其最小厚度处容易产生应力集中并导致疲劳裂纹的产生,最终使得柔性铰链疲劳失效这一问题,以柔顺机构中典型的椭圆型柔性铰链为研究对象,分析其在最小厚度处所产生的最大应力,通过引入田口方法对其所产生的最大应力进行特性分析,找出影响其最大应力的可控因子以及噪声因子进而对其进行正交试验,并采用基于正交试验的灵敏度分析方法,定量地分析各决策变量对其最大应力的影响程度。计算结果表明:椭圆型柔性铰链最大应力的变化是由多个设计变量共同作用的结果,铰链的最小厚度t对其影响最大。基于田口方法的灵敏度分析因其不依靠优化算法,所以可用于分析不可微、离散或隐式表达式的结构灵敏度,从而为柔性铰链的稳健设计提供指导,以提高柔性铰链的疲劳寿命。     

基于田口和满意度函数法的柔性铰链多响应稳健优化设计

针对细胞注射3-RRR柔顺并联微动平台多响应优化设计中存在柔性部件"欠"变形或"过"变形而导致柔度不稳定的难题,将田口方法和满意度函数进行结合,提出了一种解决多响应稳健性优化的新方法。该方法首先通过建立微动平台多方向的铰链柔度运动模型,在此基础上进行响应曲面试验设计;然后引入田口方法对多响应进行稳定性分析;最后利用满意度函数将多响应稳定性问题转化为求综合满意度函数最大值的简化问题,得到满足约束条件的稳健性优化设计方案。实例表明该方法可以为柔性铰链多响应稳健优化设计提供一种新的解决途径。     

RESEARCH ON THE GENERALIZED MODULAR DESIGN METHOD WITH FLEXIBLE MODULES OF PRODUCT STRUCTURES

A new generalized modular design (GMD) method is proposed based on design practice of frame structure of hydraulic press machines. By building a series of flexible modules (FMs), design knowledge and structure features are integrated into parametric models. Then, parametric design and variational analysis methods for GMD are presented according to user defined design objectives and customized product characteristics. A FM-centered GMD system is developed and successfully used in the rapid design of relevant products.     

基于结构动态特性的磁力轴承转子系统的设计

分析了径向磁力轴承动力学特性,计算了磁力轴承的刚度系数和阻尼系数。在此基础上,对磁力轴承的转子结构动态特性进行了有限元分析。提出了基于结构动态特性的磁力轴承转子控制系统的设计方法。     

基于结构体动态问题的概率有限元法研究

将求解结构动态特性问题的有限元法与可靠性分析的三参数法相结合,建立了一套求解结构体动态特征值的概率参数及分布的三参数概率有限元法。该方法的建立既解决了关于复杂结构动态问题的可靠性分析问题,同时又使可靠性问题的分析精度有一定的提高。最后,在算例中验证了三参数概率有限元法的可行性、有效性。     

基于跟踪比较反馈滤波下有源结构故障噪声检测方法研究

对有源结构交变噪声辐射机理进行分析,提出了一种在线分离检测故障噪声的新方法。在耦合声场中,采用跟踪比较、反馈滤波技术,对箱体中传动部件早期故障进行诊断。作为实例,对ＣＴ６１４０主轴箱辐射噪声进行在线分离检测,从而诊断出传动部件存在的早期故障,并对故障模式进行分析。为在强耦合噪声背景下获取被测声源数据开辟了一条新的试验途径。     

基于产品环境生态指数的绿色设计方法研究

根据ISO14042的生命周期影响评估原理,可以定量分析产品相关的环境特性。通过建立产品生命周期环境影响定量分析模型,对产品清单分析得出的环境相关数据,按照一定的环境机制,进行分类、组分和权重分析,得出产品系统的环境生态指数。采用环境生态指数方法对家用电器产品(咖啡机)进行绿色设计,通过分析产品中使用的各种材料和生命周期中各个过程的环境生态指数,可以定量地得出各种材料和过程对环境影响的相对程度。根据分析和计算,找出主要环境影响因素,选择相应的绿色设计策略,最终达到改善产品环境属性的目的。环境生态指数方法为产品系统的绿色设计提供了一条简单、实用的定量分析方法。     

基于SIMP-MMC结构尺寸精确控制拓扑优化方法

随着结构拓扑优化方法的发展,为提高其优化结果的工程可制造性,部分学者提出了整合现有拓扑优化方法的策略.具体地,探讨了基于变密度法与可移动变形组件法相融合的拓扑优化方法.该方法首先利用变密度法中的幂函数特性,以快速获得结构主传力路径;其次针对变密度法中的灰度单元,提出采用Otsu阈值处理算法以最大化反映二值拓扑结构信息;...