管板孔开槽液压胀接接头性能的三维有限元分析（一）——管板孔开槽时液压胀接接头处的等效应力及残余接触压力的分布

采用三维弹塑性有限元方法对换热器管板孔开槽的液压胀接接头进行分析,研究了管子和管板材料都具有非线性应变硬化性质时,胀接接头处的等效应力和管子—管板之间接触压力与残余接触压力的分布状况,以及它们随胀接压力大小而变化的规律。     

换热器管子与管板液压胀接连接的管槽尺寸

采用有限元法，建立二维轴对称模型，模拟了不同胀槽尺寸结构的液压胀接过程，得到了换热器管子与管板连接接头的残余应力和残余变形。以接头平均残余接触压力为评价连接强度的指标，分析了管孔槽宽度、深度、位置和间距等几何尺寸对连接强度的影响，给出了推荐采用的理想管孔槽结构，为工程设计和制造规范的修订提供了参考依据。     

换热器的液压胀管研究（四）———胀接接头的拉脱力和压脱力

本文应用弹塑性理论,研究了轴向载荷对液压胀接接头残余接触压力分布的影响,提出了液压胀接管板的最佳开槽位置应根据轴向载荷的性质来确定的建议,导出了接头最大理论拉脱或压脱强度的表达式。分析表明,当管板厚度较大时,工程拉脱力的计算公式与理论值存在较大的误差,在胀接接头的管子受拉时,工程计算公式偏于冒验。     

先胀后焊过程中接头残余接触压力的变化

建立了胀焊结合的管子与管板连接接头的三维有限元模型，研究了液压胀接接头在焊接热影响过程中管子与管板接触面上的残余接触压力的分布和变化。结果发现，受焊接热影响后，胀接残余接触压力经过了消失和逐渐恢复的过程，其数值最终几乎不变。     

换热器管板液压胀接接头高温强度及拉脱性能的数值模拟与试验研究

结合理论分析、有限元模拟和试验验证,系统地对12Cr2Mo1管板与321不锈钢管子组成的换热器管板胀接接头在不同温度载荷下的残余接触压力和拉脱性能进行了研究。利用叠加原理建立了胀接接头在高温下残余接触压力的数学模型,得到了胀接接头残余接触压力分布规律以及在不同环境温度下残余接触压力和拉脱力随温度的变化关系。模拟和试验结果表明,高温下胀接接头的残余接触应力明显高于常温,且下端的残余接触应力高于上端;拉脱强度随着温度的升高而增大;高温下残余接触压力会由常温下的2条高压力接触环带变为3条高压力接触环带,提高了接头的结构强度。     

动态效应对管子与管板液压胀接接头接触压力的影响

常见的低碳钢换热管与低合金钢管板胀接为例,采用有限元法进行了管子与管板液压胀接的动态和静态分析,研究了材料应变率等动态效应对胀接接头接触压力的影响。计算结果表明将液压胀管过程简化为静态过程处理,能够节省大量计算时间,而且对结果影响甚微,因此,在换热器管子与管板液压胀接过程中,材料加工的动态效应不显著,将其简化为静态过程是合理的。计算结果为换热器管子与管板液压胀接的理论分析和数值模拟提供了参考。     

多孔管子管板液压胀接性能影响的分析

对单孔和多孔的管子管板的液压胀接进行理论计算和有限元分析,计算结果表明,在相同和不同胀接参数下,多孔胀接后和单孔胀接的残余接触压力有明显差异;选取不同布孔的管进行拉脱力试验,试验结果表明,多孔胀接后,管子拉脱力数值与孔区布置具有相关性。模拟分析和试验结果对胀接评定试样的制作、多孔胀接性能的评价提供了参考。     

管槽结构尺寸对换热器管子与管板胀接性能影响的试验研究

本文着重对换热器管子与管板胀接接头的结构和强度进行了试验研究，试验研究比较了机械和液压两种胀接方式对胀接性能的影响，分析比较了不同槽宽，槽位置，槽深度的单管模型拉脱力和泄漏情况，并将试验结果与理论计算和有限元数值计算结果进行比较，并得出了结论，为实际工程设计，制造规范的修订提供更加详尽的参考数据。     

换热器管板均匀胀接时适宜开槽宽度的研究

本文通过简化力学模型,研究了换热器管板开槽宽度与密封压力的关系。认为密封压力是由槽尖端的接触压力决定的,在此基础上,研究槽宽与槽尖端接触压力的关系。结果表明,存在一槽宽,使得接触压力达到最大,密封压力达到最大;考虑到开槽深度对管板刚度的影响。对槽宽进行了修正,推荐槽宽的取值范围。     

胀紧度对管子与管板胀接强度影响的试验研究

采用按三角形排列的7管孔试件，进行了胀紧程度对换热器液压胀接和机械胀接接头连接强度影响的试验研究。分别以胀接压力，管子内径增大率表征液压胀接和机械胀接的胀接程度，考虑了管板开槽数目的影响，给出了胀接程度和开槽尺寸及数目选取的参考数据。