管壳式余热锅炉薄管板与换热管胀接性能研究

使用数值分析ANSYS有限元软件,通过计算探究管壳式余热锅炉薄管板与换热管液压胀接处的胀接压力和胀接长度对残余接触压力的影响,并给出相互间的关系曲线。经计算,选择较大的胀接压力和胀接长度,保证胀接后残余接触压力越大,密封性能也越佳,更好地避免缝隙腐蚀、应力腐蚀等现象,提高管壳式余热锅炉寿命。同时在管壳式余热锅炉薄管板和换热管胀接连接处提供一种计算方法,为管壳式余热锅炉的设计提供参考。     

换热管与管板连接接头的液压胀接压力分析

建立了换热管与管板胀接的三维对称模型,采用ASME工程材料曲线进行了液压胀接的有限元数值计算,模拟了贴胀和强度胀接过程,并将理论贴胀压力与数值计算结果进行了对比,结果表明数值计算结果更真实,并且提出了通过胀后贴合率确定贴胀压力的方法;同时对强度胀接压力的合理确定进行了阐述,通过引用垫片密封原理来判定残余接触压力,为液压胀接的工程实际应用提供了依据。     

液压胀接接头密封性能的力学表征

数值模拟了液压胀接过程,研究了换热管与管板接触面上残余接触压力的分布,提出了"防漏残余接触压力"的概念,用以表征接头的紧密性,并以此建立了胀接接头的密封判据。作为初步参数分析,研究了胀接压力、管板厚度、换热管与管板间初始间隙对该防漏残余接触压力的影响,并拟合出防漏残余接触压力计算公式。防漏残余接触压力的提出使得对胀接接头强度和紧密性的要求统一归结为胀接压力大小的确定。     

换热器液压胀接接头残余接触压力

采用非线性有限元法模拟液压胀接过程,考虑了管子与管板材料、几何尺寸和胀接压力对接头残余接触压力的影响,以正交试验安排计算方案,将所得的数据回归得到了接头残余接触压力估算式,同时给出了液压胀接贴胀压力的计算方法。认为管子与管板材料的匹配关系和胀接压力对接头残余接触压力影响最大,其次是管子与管板孔之间的间隙和管子壁厚、管板厚度影响最小。     

基于材料双线性模型的液压胀管理论计算

利用弹塑性理论分析了液压胀接过程中换热管与管板胀接接头在加载和卸载工况下应力-应变的状态。采用材料双线性模型以及双圆筒几何模型,建立了换热管与管板之间胀后残余接触压力理论计算公式。对胀接试样进行拉脱力试验,结果证明理论计算值与实验值的误差在工程允许范围内。     

换热器管子-管板液压胀接的有限元模拟

采用ANSYS/CAE软件 ,对锅炉、换热器管子 管板的液压胀接过程进行了模拟。管子与管板孔之间采用面 面接触元以模拟相互之间的间隙及管子产生塑性变形并贴紧管板孔后对管板的作用。通过本文的模拟分析 ,可获得胀接时接头处的弹 塑性应力状态及卸除胀接压力后管子与管板之间的残余接触压力。值得注意的是此接触压力沿管板厚度方向分布是不均匀的 ;在管孔槽处会出现较高的数值 ;在管板内侧处 ,管子的过渡区会出现较大的残余拉应力     

换热器液压胀管残余接触压力的工程图算法

研究了管子与管板胀接的变形规律 ,将复杂的胀接过程分解为几个变形的迭加 ,提出了物理意义更明确 ,应用较为方便的换热器液压胀接残余接触压力的工程图算方法。该方法不仅适用于理想弹塑性材料 ,而且适用于常规的具有硬化趋势的材料。     

换热器管板与换热管胀接密封性能影响因素分析

以换热器管板与换热管胀接区域为研究对象,分别采用实体单元和接触单元对管板与换热管结构以及二者胀接区域的接触状态进行了模拟,并建立了三维数值模型。通过有限元计算方法分别对不同胀接压力、开槽参数和操作温度下的胀接区域的残余接触压力进行了计算,得到了在不同影响因素下胀接区域形成密封环数量的变化情况,并对胀接区域的密封性能进行了研究。最后对室内高温拉脱实验结果与模拟计算结果进行了对比分析,得到二者最大相对误差为10.6%,证明了所建数值计算模型的正确性。     

胀接压力与初始间隙对换热器胀接质量的影响

为研究换热管-管板胀接压力与初始间隙对换热器胀接质量的影响,采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对不同的换热管-管板胀接压力和初始间隙进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触应力大小及分布规律。研究表明：胀接压力相同、间隙不同时,卸载后残余等效应力和残余接触应力值差别较小;初始间隙相同,胀接压力不同时,卸载后残余应力和残余接触应力值差别较大;换热管的残余等效应力和残余接触应力随着胀接压力的增大而增大,其变化趋势一致;当材料为Ti31钛合金、胀接压力为183 MPa时换热管与管板的初始间隙消除。研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供了依据。     

管壳程压力对换热器胀接接头性能的影响

选择典型的开槽胀接接头结构为研究对象,建立三维非线性有限元模型。经不同管、壳程压力的数值计算得出,壳程压力使管板与换热管的接触区在轴向上缩短,密封性和拉脱强度降低;管程压力使接头的拉脱强度逐渐增大,管板上端的最大残余接触压力降低。为不同工作压力下换热管胀接结构的设计和施工提供了分析方法和理论依据。     

一种新的液压胀接残余接触压力的测定方法

提出了一种新的液压胀接接头残余接触压力的测定方法 ,采用电阻应变片测量液压胀接过程完成后单管模型外表面的周向应变 ,从而得出残余接触压力的大小 ,并通过实验对残余接触应力进行验证     

热载荷对冷拔20/316L复合管结合强度影响的数值模拟及试验研究

为了探讨热载荷对冷拔20/316L双金属复合管内、外管间结合强度即残余接触压力的影响,运用有限元分析软件ABAQUS6.5模拟研究了复合管的拉拔成型过程,并通过重启动分析模拟了热加载、卸载时复合管应力状态及残余接触压力的变化,分析了不同温度对冷拔20/316L复合管残余接触压力的影响。结果表明,300℃是衬管发生弹性与塑性变形的临界温度,350℃是基管与衬管发生脱离的起始温度。最后通过复合管拉拔试样的热载荷试验,验证了数值模拟的正确性。     

操作条件对胀接接头密封性能的影响

通过有限元分析研究了操作条件对液压胀接接头密封性能的影响,即压力和温度对密封环带上最小残余接触压力的影响。研究发现,如果管程压力或温度高于壳程压力或温度,接头密封性能加强。但是在一定的管程壳程温差下,不论增加管程还是壳程的温度,接头的密封性能都可能变差。     

液压胀接后管壁的减薄对残余接触压力的影响

运用弹性卸载的方法 ,研究换热器的换热管与管板在液压胀接后管壁的减薄量与接触面处残余接触压力之间的关系 ,从而可推得胀接接头的管壁减薄量与接头拉脱力之间的关系     

静负荷下轮胎接地压力分布测试的研究

采用压力板法测试了１８５Ｒ１５和１６５／７９ＳＲ１３两种规格子午线轮胎的接地压力分布,并在不同负荷,不同气压以及不同花纹情况下分别进行了接地压力分布的测量,得到的试验数据应用三维曲面和二维曲线进行了处理,测试结果明显地表示出在的不同条件下接地压力分布的差异,可为轮胎结构与性能研究提供了实验依据,亦可作为接地压力分布理论计算进行对比的实测数据。     

T2铜管与Q345R管板胀接试验研究

对T2铜管与Q345R管板进行胀接试验,测试胀接接头的拉脱力,并观察其随胀管率的变化。研究表明：T2铜管与Q345R管板胀接可以获得较好的胀接质量;当壁厚减薄量在5．5％时,可获得最大拉脱力;实际制造中,可以将壁厚减薄量控制在4％～8％之间;同时,胀接接头补胀时,应控制壁厚减薄量不超过15％。研究结果对制冷装置用管壳式换热器的制造有重要指导意义。