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单元法解析纹状管材的承载硬度
2014年12月18日 13:53 中国换热器网
  螺旋形螺纹槽管简化后的螺旋形螺纹槽管具体计算时,先对螺纹槽管的各尺寸用25Z型读数显微镜进行测量,并把螺纹槽管当量成内外径比加工前的光滑管稍小的光滑管,应用梁的弯曲理论求出危险截面的分布应力,然后再在危险截面附近取出一小段(长度为一个螺距且中间含有一个圆环槽),用有限元法对螺纹槽处的应力分布进行数值计算分析。为计算螺纹槽处的应力集中,在简化了的螺纹槽管危险截面附近取出一小段(长度为一个螺距h=6mm,中间含有一个螺纹槽,槽深e=0.39mm、槽底曲率半径r=0.2mm),将按弯曲理论计算出的分布应力加在这小段螺纹槽管的两端,然后用有限元法(应用ADINA软件并采用20结点等参元)对这一小段进行数值计算以确定*大应力。  简化后螺纹槽管段的离散结构用有限元计算时,共取48个20结点等参元,结点总数为376个。两种单元在槽根部的*小轴向尺寸均为0.2mm,结点距离为0.1mm,两端*大轴向尺寸为2.6mm,结点间距为1.3mm。另外结构左端的所有结点的X方向的自由度约束,再将其中一点的另外2个自由度也完全约束,还有1个结点Z方向的自由度约束,目的是消除刚体位移。  可见,用有限元法计算出的*大应力为:R1max=46.93MPa2[url=http://www.elnq.cn/Html/news/20077/2007713164808.html]冷凝器[/url]管壳温差产生的热应力冷凝器中,换热管与壳体是通过管板牢固地连接起来的。  由于在冷凝器的外壳两端加上伸缩节,可以使热应力减小。因此热应力应为:R11t=112.50@30=33.75MPa(5)3海水内压所产生的轴向应力潜艇下潜深度为400m,这样在冷凝器的换热管内流过的海水对其压力很大,这也是影响其强度条件的一个不可忽略的因素。由于冷却管的两端是开口的,这样海水可以自由流过换热管,因此海水的压力不会使换热管产生轴向应力,只会产生周向应力Rz。  代入上式,可得到:Rz=37.65MPa(7)其应力分布情况是,沿管的纵向(与轴线平行)截面均匀分布。由于海水压力所产生的应力是沿换热管的周向的,考虑到的简化结构,可不考虑螺纹槽处的应力集中。  结束语计算结果表明,在横向载荷、海水压力和温度应力的共同作用下,静载强度满足要求。需要说明的是,本文的分析计算是在无缺陷的模型上进行的,螺纹槽的尺寸是由热工试验确定的,螺纹槽管是冷扎加工而成,加工设备、工艺、结构参数(如槽深、槽底曲率半径等)都对螺纹槽管的质量、承载能力影响很大,若槽底有缺损(如细微裂纹)将产生更为严重的应力集中,会大大降低螺纹管的强度。
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