蠕变对高温换热器管板强度的影响

在许多论述管板强度的文献中,一般只分析了管板的弹性状态,或弹塑性状态,当材料的温度不过高时,这样分析是符合管板结构的受力情况的。由于动力装置中工作介质的温度有提高的趋势,所以考虑管板的蠕变就成为迫切的问题了。当存在蠕变时,强度变为与时间因素有关,因此,管板结构强度计算的首要问题,就是耐久性计算。此外,蠕变还能引起管板挠度的增加及应力在管板中的重新分布。因此,上述两个因素均对管板结构的可靠性产生重要影响,设计时应同时考虑。     

浮头换热器管板热应力分析

浮头换热器是工程上应用极广的管壳式换热器,由于浮头端管板与壳体不相连,一般浮头换热器管板设计不考虑温差应力作用。建立了某循环油浆蒸汽发生器管板有限元分析模型,分别计算了在管程压力、壳程压力和温差3种载荷作用下管板中的应力,并考察了管板厚度的影响,结果发现,对于厚管板,由温度载荷引起的管板中的应力甚至大于由压力载荷所引起的应力。因此,虽然是浮头换热器,当管板厚度较厚时,不能忽略温度载荷的作用。     

固定式换热器管板应力的一种建议计算方法

本文对前人的研究中未加考虑的以下两个因素进行了考虑：1.一般说来,在管板外缘,存在着一个不布管的环形区,它虽然很窄,却对管板的应力分布有显著的影响。2.当管板与壳体法兰中面不在同一平面内时,沿管板自身平面内的均匀拉伸力将起作用,它将大大增加壳体法兰的旋转刚度,并对应力分布产生明显的影响。如果在计算孔间带效率时计入全部管子璧厚,则用所建议的分析方法得到的计算结果被三块管孔为三角形排列的管板试验所很好地证实。     

管板应力精细化分析统一理论简介

基于Ambartsumyan横观各向同性厚板理论,介绍了管板应力精细化分析的统一理论。与其他简化理论不同,精细化统一理论讨论更为一般的情形,即:考虑管板厚度方向与管板面内(横观)弹性常数的差异;考虑管板剪切应力的影响;考虑两管板材料、厚度、直径及周边约束条件不同的情况;考虑管程、壳程压力降(含流体重力)及换热管和壳体自重的影响。数值计算对比分析表明,对薄管板及厚管板的应力分布精细化统一理论预测结果与有限元分析结果符合得非常好,而ASME规范设计结果是不准确或错误的。     

列管换热器固定管板的应力计算与分析

本文将管板作为内部为钻孔板、外部为未钻孔实心圆环的组合平板,采用Singh和Solar建议的应力分析方法,对列管换热器固定管板进行了全面应力分析。运用在弹性基础上具有有效弹性系数的当量实心平板概念,考虑未钻孔圆环的影响、管束支承效应、管子与壳体之间不同的热膨胀、管子与壳体/管箱之间的相互作用,计算了管板钻孔区域不同位置处的横向位移与内力,采用Peterson建议的应力增大系数计算了管板开孔处的峰值应力值。     

高参数换热器管板热应力分析模型的研究

常规的管板设计方法是用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算,但是这些计算无法准确考虑管板温度差引起的热应力。目前常用有限元方法,通过施加温度载荷和对流载荷计算得到管板的温度场,进而求出管板的温差应力,但计算结果的准确性一直是许多研究者关注的问题。采用有限元方法,以U型管式换热器管板为例,分别按给定管板表面温度、给定流体温度和管板表面传热膜系数、包含温度场在内的流固耦合三种分析模型计算得到管板的温度场,进而对比分析了不同模型对管板热应力计算结果的影响。研究结果为管板强度的精确设计提供了借鉴。     

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。     

高压给水加热器厚管板的有限元分析(一)--考虑管箱、壳体和换热管影响的管板有限元实体模型的建立及稳态温度场分析

应用ANSYS通用有限元分析软件 ,对某大型电站 6 0 0MW锅炉高压给水加热器的管板建立了考虑管箱、壳体和换热管影响的管板有限元实体模型 ,分析了管板的温度场分布 ,得出了管板上温度的分布规律 :在管板的布管区 ,管板的大部分厚度上温度接近流经该处换热管时的管程流体温度 ,只在靠近壳程流体一侧很薄的区域内管板温度接近该处附近壳体流体温度     

基于子模型法的大型固定管板换热器有限元分析

大型固定管板换热器由于管子数量大,无法在有限元模型中建出所有换热管与管板的详细连接结构,得不到相关区域的真实应力分布,无法有效地进行应力强度评定。对某大型固定管板换热器,利用粗模型确定了管板布管区换热管与管板连接区的最大应力强度位置,进而建立了该位置换热管与管板详细连接结构的子模型。子模型中考虑了换热管与管板的焊接结构及其相互接触,分别对此区域进行基于应力分类法和极限载荷法的分析计算。结果表明:虽然基于应力分类法的焊缝及换热管应力强度评定不合格,但考虑到应力分布的非轴对称特性,基于极限载荷分析的直接法评定应更为合理。对子模型结构进行了极限分析并利用零曲率法确定了极限载荷,按相关标准进行了评定,表明结构满足强度要求。     

NEN型立式换热器重力作用下管板应力分析

NEN型立式固定管板换热器广泛地应用于化工、石化等多种过程工业部门。随着装置的大型化,换热器管板所承受的重力成为设计中必须考虑的因素。给出了重力作用下此种立式固定式换热器管板应力的计算方法,算例分析说明,重力引起的应力与管板中总应力的比例随直径加大而提高。本文所给出的方法可作为我国压力容器分析设计规范中管板设计方法的一个补充。     

关于夹芯梁四点弯曲试验的计算分析

在材料力学推导出的矩形截面梁剪应力公式基础上,利用夹芯梁轴向位移,弯曲挠度与剪切应变的几何关系,推导出了夹芯梁截面弯曲应力及弯曲挠度表达式,弹性理论及有关试验结果都证明了该方法的计算精确度较高.理论计算分析表明:外载荷作用下夹芯梁四点弯曲时,在外载荷作用处夹芯梁面板与芯材结合部位应采用强度理论进行校核;均布载荷作用下剪...     

机械法制备超细粉机理探究

基于动量定理、体积功耗学说、弹性力学和断裂力学理论,探讨了机械法制备超细粉的机理,认为颗粒粉碎是内生裂纹失稳扩展的结果,内生裂纹长度随颗粒尺寸减小而减小,推导出冲击碰撞速度与碰撞前颗粒内生裂纹长度之间的关系,得到了颗粒粉碎的最小速度。     

大吨位自卸车货厢高强度钢板强度等代设计

对大吨位自卸车货厢高强度钢板等代设计问题进行了研究,以弹性力学和板壳理论为基础,推导出利用高强度钢板进行强度等代设计时板厚的计算公式,给出了具体的等代设计流程图,并对大吨位货厢进行了轻量化设计。在不改变货厢原结构情况下,实现了货厢减重1679.757kg,约32.95%,取得了较好的轻量化效果。     

筛管孔眼附近的应力集中问题及孔眼分布

在石油工程中,筛管是完井和防砂必不可少的设备.就其力学模型而言,筛管中的基管为一含有大量圆孔的圆柱薄壳.由于孔眼附近的应力集中,基管经常在井下被挤毁,造成巨大的经济损失.因此,研究基管孔眼附近的应力集中问题, 对于设计筛管孔眼布局结构和提高筛管的强度具有重要的理论和实际意义.文中提出一种分析基管孔眼附近应力集中问题的理论方法, 首先将基管展开为含N个圆孔的平面,然后根据孔眼排布的周期性选一胞元(为含有复式孔的多连通区域),再应用数学弹性力学理论分析胞元内的应力,获得孔与孔之间互不影响时的最佳孔间距,最后通过折减系数法获得相应圆柱壳孔眼附近应力集中的近似解.作为考证,应用有限元法计算同样条件下的多孔壳体应力集中问题,所获结果与理论解十分吻合.     

连铸板坯的粘弹性板模型及鼓肚变形分析

从坯壳材料的粘弹性 (Maxwell模型 )畸变关系和弹性体变关系出发 ,建立了连铸板坯鼓肚变形的粘弹性薄板计算模型。根据弹性—粘弹性的相应原理 ,得到了板坯鼓肚变形的解析解。与宝钢板坯连铸机鼓肚变形的设计公式及现有的其他公式相比 ,该解包含有弹性变形、粘性变形和弹性、粘性的耦合变形 ,能求出在任一时刻板坯内任一点的弯曲变形及鼓肚变形 ,并讨论了材料的松弛时间对板坯鼓肚变形的影响     

起重机箱型梁疲劳裂纹与寿命预估

起重机疲劳裂纹是起重机破坏的主要形式之一,根据断裂力学与损伤力学,给出了单一裂纹的线弹性与弹塑性的应力强度因子和恒幅载荷与无级变幅载荷下的疲劳裂纹扩展公式,推导出了在无级变幅载荷下多裂纹的应力强度因子公式.运用起重机数据记录仪测得的数据,结合峰值计数法,得出起重机箱形梁的应力谱.结合实例对1台在役起重机箱型梁疲劳裂纹进行分析,实例表明,推导出的疲劳裂纹公式能够正确快捷地求出箱型梁的疲劳寿命;对特种设备检验以及减少起重机疲劳事故的发生具有重要的工程价值.     

基于断裂力学的射孔套管孔边开裂行为分析

针对内压作用下的射孔套管的孔边开裂行为,应用断裂力学分别对线弹性条件和弹塑性条件下的孔边开裂进行分析,给出线弹性条件下圆柱壳体孔边裂纹应力强度因子和临界开裂内压公式,以及弹塑性条件下含孔边裂纹管道的临界开裂内压公式;通过MATLAB对两种条件下的力学模型进行解析,首先从线弹性条件下内压、裂纹长度以及孔径对应力强度因子的影响展开分析;然后从弹塑性条件下孔径和裂纹长度对临界开裂内压的影响进行分析;最后对小范围屈服情况下的两种断裂判据的套管临界开裂内压进行了对比。     

滚动活塞压缩机阀片固有频率的数学分析与实验

以滚动活塞压缩机的排气阀片为例,根据基本的力学原理,利用数学理论推导出了计算排气阀片固有频率的解析方程式.通过实验和大型工程软件ANSYS的计算说明,该计算方法对于解决工程设计计算问题具有参考价值.     

轴承刚度矩阵的解析推导与计算机求解

根据Hertz弹性体接触理论以及滚动轴承几何学和运动学的原理,推导出了角接触球轴承刚度的解析表达式,并开发了计算软件。该软件可以实现刚度计算,并试算满足轴承刚度要求的预紧力的取值。     

多向安装隔振器的研究与应用

由于受所处载体空间的限制,电子设备在不同载体中需要以不同方向进行安装。因此必须解决电子设备在不同方向安装时隔振系统的固有频率变化问题,才能保证设备的性能稳定。文中介绍了采用活动铰支承加轴向与径向弹性元件的典型结构来设计多向安装隔振器的方法。在隔振器力学模型分析的基础上,利用能量法推导出其固有频率的计算公式。通过对侧装安装方式典型实例的试验,验证其计算公式的正确性。另外,试验输入与输出的对比表明,该多向安装隔振器在三坐标方向实现了解耦设计,解决了多向安装隔振器的隔振缓冲难题。该多向安装隔振器的设计分析计算方法为类似隔振器的设计计算提供了理论指导。