換熱器管子與管板連接過程力學(xué)行為的數(shù)值分析.pdf

1、管殼式換熱器廣泛地應(yīng)用于石化、能源等工業(yè)領(lǐng)域，而換熱器中管子與管板的連接接頭是制造過程中重要的部位，也是最容易發(fā)生失效的部位。因此，對管子與管板連接過程的力學(xué)行為研究有著較大的理論研究意義和實(shí)際工業(yè)應(yīng)用價值。
　　本文采用數(shù)值分析方法研究了304L不銹鋼管子與 Q235-B管板之間采用機(jī)械脹接、液壓脹接及先焊后脹等方法實(shí)現(xiàn)連接的過程中，管-板結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。得出如下結(jié)論：
　　機(jī)械脹接過程中，管子與管板接觸后每經(jīng)歷一次輥?zhàn)拥?/p>

2、碾壓等效應(yīng)力和接觸應(yīng)力都急劇上升和回落，管板的應(yīng)力值在這樣的反復(fù)變化下整體逐漸升高，等效應(yīng)力上升與回落間的差值在逐漸減小，而接觸應(yīng)力上升與回落間的差值在逐漸增大，最終殘余接觸應(yīng)力在整個脹接區(qū)較均勻地分布。在管板彈性模量190 GPa至220 GPa的范圍內(nèi)，殘余接觸應(yīng)力隨彈性模量增加而增加。在脹形量0.13125 mm至0.140625 mm范圍內(nèi)，殘余接觸應(yīng)力隨脹形量的減小而減小。接頭的拉脫強(qiáng)度約為20MPa。
　　液壓脹接在加

3、載階段管板接觸區(qū)的等效應(yīng)力隨著載荷增大線性增加，當(dāng)管板屈服后等效應(yīng)力先保持不變，隨后再次線性增加，而接觸應(yīng)力則一直近似線性增加。在卸載階段等效應(yīng)力先是線性下降，之后經(jīng)歷了二次拋物線形的先降后升，接觸應(yīng)力近似線性減小。
　　管-板接頭焊后最大等效應(yīng)力位于屈服強(qiáng)度更高的焊道及其附近管板區(qū)，最大徑向應(yīng)力位于管板一側(cè)，為拉應(yīng)力，管板處的周向應(yīng)力是拉應(yīng)力。在所研究范圍內(nèi)，管板均發(fā)生屈服，焊后脹比液壓脹在更小的脹接壓力下施脹即可得到最大殘余接