重整反应器扇形管变形机理研究

为研究重整反应器扇形管的变形机理,采用正交各向异性板模型简化其结构,并进行力学分析。为验证模型的合理性,从试验、理论计算及有限元模拟3方面对开孔板料进行分析比较,分别建立小段扇形管有限元完整模型和正交各向异性板简化模型进行分析,再加以试验验证,结果显示用正交各向异性板简化扇形管是可行的。通过对整段扇形管建立有限元模型,对其进行静力和线性屈曲分析,得到扇形管破坏的主要原因是外压载荷作用时的屈曲变形。     

一种薄管板简化有限元模型

分析了锅壳锅炉薄管板受力情况,认为扳边是设备应力最大部位。针对薄管板受力特点,提出了一种对薄管板扳边部位应力进行数值分析计算的简化模型。在两种工况下对简化模型与3D结构离散化模型进行了有限元应力分析对比,结果表明两种模型对扳边部位应力的计算精度基本相当,满足工程实践的需求。薄管板应力计算简化模型结构简单,易于建模,而且模型规模远小于无简化模型,可以大幅减少计算时间,在直径大、换热管数量多的设备分析中优势更为明显。     

含膨胀节固定管板换热器管板的简化计算探讨

为简化带波形膨胀节固定管板换热器管板的有限元分析计算,以某余热回收换热器为例,利用ANSYS软件分别建立该换热器管板的全模型和简化模型,并将两种模型的管板应力及位移分布进行对比。结果表明:简化模型管板的Tresca当量应力分布及径向位移分布与全模型的一致,但简化模型管板的计算最大应力强度值比全模型约大2.6%。计算结果证明此简化方法可行。     

沥青路面车辙计算模型及参数研究

介绍了有限元方法的基本理论，着重分析ABAQUS方法中蠕变模型的原理，以及运用其分析沥青混合料特性的可行性。并进行蠕变试验得到沥青混合料的材料参数，在合理的假定和简化基础上应用有限元软件建立模拟沥青混合料车辙变形的模型，对不同结构在重复荷载下的变形进行数值模拟和分析。     

修井机盘式制动器模态分析

阐述了修井机盘式制动器的制动原理,通过对其有限元模型的简化,对制动盘制动时可能出现的抖动情况进行模态分析,并提出相应的改进措施,避免机构在实际过程中发生共振。     

腐蚀形貌简化对完井管柱剩余强度的影响分析

鉴于西部"三超"气井完井管柱腐蚀严重的问题,针对点蚀管柱,利用有限元软件建立了椭球、扫略和实际等3种不同形式的点蚀简化模型,并分别对这3种简化模型进行数值模拟,研究不同点蚀简化方法对管柱剩余强度的影响。研究结果表明:对于椭球简化模型,最大Mises应力随点蚀深度呈线性变化,而扫略简化模型呈指数变化,实际简化模型则呈二次曲线变化;不同点蚀简化模型管柱剩余强度差别较大,当腐蚀深度较小时,扫略简化模型更接近于实际工况,随着腐蚀深度增加,3种简化模型管柱剩余强度计算结果趋于相同,而腐蚀深度超过一个定值后,椭球简化模型更接近于真实;当管柱点蚀深度比在区间[29.10%,31.66%]时,可以忽略建模方式对管柱抗内压强度的影响;当管柱点蚀深度比在区间[23.53%,25.35%]时,可以忽略建模方式对管柱抗挤强度的影响。研究结果可为腐蚀环境完井管柱的可靠性评估提供基础数据。     

温度应力对换热器管束动特性的影响分析

为了研究分析温度应力对固定式换热器管束动特性的影响,提出了精细有限元模型分析和简化有限元模型分析。精细模型把壳体、固定板、折流板采取空间壳单元模拟,换热管采用空间梁单元模拟进行分析计算。简化模型取折流板缺口处的换热管为研究对象,采用空间梁单元模拟进行分析。从计算结果可以发现,当壳壁的温度大于管壁温度时,应力刚化使换热管的自振频率有不同幅度增加,增幅最小的固有频率增幅较小,当壳壁的温度小于管壁温度时,应力软化使换热管的固有频率有不同幅度的减小,减幅最大的固有频率减幅较大。     

导管架非节点有限元简化疲劳分析方法

文章以一座已投入使用的导管架平台裙桩套筒的设计为例,详细介绍了复杂非管节点裙装套筒结构的简化疲劳分析方法:首先采用SACS程序对导管架平台在波浪荷载作用下进行结构整体分析,选取简化有限元疲劳分析中所需的荷载工况组、荷载和边界条件,然后应用ALGOR程序建立裙桩套筒的有限元模型,施加荷载和边界条件,并对应力分析输出结果进行后处理得到疲劳分析结果。这种简化疲劳分析方法及其分析结果得到了挪威船级社(DNV)的认可,对导管架平台非管节点,特别是对适度水深和深水导管架的裙桩套筒的疲劳设计具有参考意义。     

焦炭塔结构的固有频率和振型研究

在传统的直立塔设备固有频率和振型的计算中,将塔设备简化为悬臂梁计算模型,但实际塔的薄壁圆筒结构与梁模型不符,为此对焦炭塔建立有限元分析模型进行模态分析,得到焦炭塔的固有频率和振型,计算分析表明,由于焦碳塔特殊的结构特点使得焦炭塔的振动特性与传统大型直立设备简化为悬臂梁计算模型所得振动特性相比有所不同,因此焦炭塔结构计算中在计及高阶振型与固有频率时,不宜简化为悬臂梁计算模型.     

导管架平台结构多质点简化模型研究

在导管架结构损伤识别与健康监测中,由于受到海洋环境的限制,传感器布置的数量非常少,使得试验模态的自由度数远远小于实际结构有限元模型的自由度数,其在空间上不完备的问题比较突出。根据导管架平台结构的特点,引入平台各层刚体运动的假设,按柔度方法将导管架结构三维有限元模型简化为x、y向平动和绕z轴转动的串联多质点模型,并将其计算结果与有限元模型的结果进行比较。研究结果表明:导管架有限元模型与多质点简化模型在x、y向平动和绕z轴转动的1阶模态参数上两者结果比较接近,绕z轴转动的最大误差为3.055%;而在x、y向平动的最大误差不超过1%。该模型的简化为导管架结构损伤识别与健康监测提供了便利。     

一种高斯热源加载算法

采用焊接仿真用到的经典高斯热源模型,设计了基于表参数热流密度加载算法.结合有限元模型的网格划分要求,详述了算法中热流密度的存储技术及计算方法,并图示了整个算法的流程.用此算法对双丝埋弧焊接实例进行了仿真,并给出了瞬态热分析结果.     

激光热处理的有限元非稳定传热计算

提出用有限元对金属激光热处理的非稳定热传导过程进行计算。建立有限元模型，对热传导方程进行简化，得到了泛函式；将结构离散并进行单元计算，得到了整体合成方程；经入初始条件，变换合成方程形式，为应用计算机计算提供了可能。通过编程，对45号钢激光热处理的传热过程进行了计算，其结果与实验结果吻合良好。应用计算机程序进行传热计算，可以近似确定任意工艺条件下的硬化层深度和硬化带宽度，从而不仅省略许多工艺实验，而且有利于选择工艺参数。     

焊后热处理消除管道环缝焊接残余应力的有限元模拟

以ABAQUS模拟软件为基础,创建管道环缝二维轴对称有限元模型,利用完全耦合方式计算了304不锈钢管焊接过程中的温度场和残余应力场,并在焊接完成后的残余应力场的基础上进行了焊后热处理工艺过程的有限元模拟。结果表明:二维轴对称模型能够有效地模拟304不锈钢管焊接热力耦合机制,相较于三维模型单元数目更少,节省大量计算时间;热处理后的残余应力场与热处理前相比,厚度方向残余应力降低,环向和纵向残余应力没有降低,但应力集中位置明显减少,应力分布较为平缓;焊后热处理过程中的塑性应变和高温蠕变是残余应力消除的力学机制,其中塑性应变起主要作用。     

焊接热输入对堆焊残余应力和变形的影响分析

为了研究热输入对堆焊残余应力和变形的影响,建立了钢板堆焊的有限元网格模型,进行了高斯移动热源的加载,通过改变焊接电流和焊接速度的大小,研究了热输入对堆焊残余应力和变形的影响规律。研究结果表明,焊件最大残余应力节点位于焊缝区域;最大形变处位于焊件宽度方向的外端;一定范围内,增大焊接电流,焊件形变量先变大后变小,最大残余应力数值逐渐变大,最终趋于某一定值;增大焊接速度,焊件最大残余应力和形变量均逐渐减小。     

合成氨转化废热锅炉管板-管子焊接应力有限元分析

针对合成氨二段转化废热锅炉管板易出现大量泄漏的问题,对管板与换热管角焊缝焊接应力进行了有限元分析。结果表明,气侧焊缝区与近焊缝区存在很高的焊接残余应力。在交变载荷作用下,高应力区易发生疲劳裂纹扩展,导致泄漏。通过采取焊前预热和焊后热处理工艺可以降低焊接接头的焊接残余应力,提高焊接接头的断裂韧度。     

管程介质温差对管箱法兰密封性能的影响

利用ANSYS软件建立了U形管换热器或浮头式换热器管箱法兰密封系统三维有限元模型,并将预紧状态与操作状态紧密联系,在一定程度上分析了在预紧、只有压力作用以及压力与温差共同作用时3种工况下管箱法兰的密封性能。     

基于热分析的低速重载齿轮传动冷却方法研究

海上平台行星减速器中的低速重载齿轮传动由于摩擦生成热量较大,不仅影响到减速器的整体温度,而且轮齿间相互接触处由于摩擦引起的高温引起附加热应力,严重影响轮齿间的传动性能、工作可靠性及其使用寿命。结合齿轮传动的传热学、摩擦学及有限元原理,建立了行星减速器三维热分析有限元模型,计算了不同环境温度和相同环境温度但冷却位置不同时,处于热平衡状态下的齿轮零件热力图,分析了减小热应力应该采取的有效方法。研究结果表明,采用有限元法求解齿轮传动温度分布、热应力等问题,比较精确、方便、直观,便于采用更有效、更有针对性的措施。     

采用实体模型的厚管板的有限元分析

应用ANSYS通用有限元分析软件,对某换热器建立了考虑管箱、部分壳体和换热管影响的管板有限元实体模型,进行了温度场分析,得出了管板上温度场的分布规律。同时按照JB4732—1995《钢制压力容器———分析设计标准》分析了管板在开工、正常操作和停工过程中可能出现的共计7种瞬态和稳态操作工况中的应力和变形状况,并进行了应力评定,找出了危险工况和该管板强度的控制因素。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。     

管线钢管承压时焊接接头的应力分布研究

为了掌握管线钢管承压时焊接接头的应力分布情况,采用ANSYS有限元数值模拟软件建立了直缝双面埋弧焊管二维平面模型及三维立体模型,分析了钢管内部承压时焊接接头的应力分布,结果表明:钢管焊接接头等效应力的峰值出现在热影响区;三维模型的应力值大于二维模型,且随内压的增加而增大,并向焊缝处靠近。焊缝的几何尺寸对钢管承压能力也有显著的影响,适当的内外焊缝熔宽和熔深能够提高钢管的承压能力。