1关键词面向对象；有限元；换热器；应力分析中法分类号正3.；0 241.82文献标识码义1引百矜壳式换热器符板的应力分析由于受力怙况，杂。换热器结构种类繁多，影响观皮的闪真+仅有管束内外压力温差产生的力，还有法兰力矩，管束壳体和壳体上的膨胀节的刚度等，因此分析难度颇大。　　采把某于数衍分析原理的限儿法。不失为解决此问题的种有效与法，然商应用现肓的有限元分析软件如人0人阳3顺31说以等来模拟和计算，尚存在些不便之处。首先管板上管孔桥宽与管板厚度之比，般均小于1510，有的甚至小于120130，若用维立体单元来模拟，则每个管孔周围均要布置大量的单元。而管板上管孔数量又很大，导致整个管板所需的单元数量十分大，不被工程人员认可。其次，管束法兰垫片法兰螺栓壳体壳体上的附件如膨胀节等对管板受力情况有很大影响，其中垫片常由非线性材料制造。若将这些换热器元件都用不同类型的单元来模拟，将造成整个建模过程十分复杂，并使整个换热器的单元数量大1几乎+，思议。闪此种专用管壳式换热器的有限元分析工具是十分需要的。　　传统的有限元软件大都采用过程化语言和结构化程序设计，其特点是代码和数据的独立性，即数据结构和其操作过程彼此分离，因而在方法上存在不足。面向对象程序设计方法的出现，给有限元软件的开发提供了新的途径，它对结构化方法进行了改进，将数据和其操作过程平等对待，从计算机科学的角度看，收稿日期1999122收修改稿日期200015有其更高的优越性与合理性，并可提高软件的可维护性和可扩充性。将面向对象程序设计方法应用于进行有限元软件的开发，国外学者己做过些有益的尝试1但目前多数仅局限于较简单的结构分析上，国内则尚未见到有关论文的发。因此，针对实际需要，并采用先进的面向对象程序设计方法进行有限元软件的开发，不仅具有学术上的重要意义，而具有工程实际应用的重要意义有关面向对象方法及相关术语，本文不洱重复，读者可参阅文献5.　　2固定菅板式换热器的有限元单元模拟固定管板式换热器的组成元件般有管板管束壳体符箱法垫冲膨胀节螺柃等，每种元件均有不同的结构类型，并由此组成不同类型的固定管板式换热器。根据文献6提出的方法，可采用轴对维蜕化板单元模拟弹性基础的管板，管束为弹性基础。采用轴对称维蜕化壳单元模拟壳体和管箱。采用常用的8节点等参维单元模拟法兰。采用轴对称维蜕化壳单元或弹簧单元模拟膨胀节。采用弹簧单元模拟螺栓，以及采用特殊的过渡单元进行维单元和维单元的连接。这样便可很好地模拟固定管板式换热器管束管板法兰可无壳体膨胀节可无系统，并得到良好的计算精度，适用的换热器类型宽，灵活性大。在管程压力作用下的固定管板式换热器有限元模拟单元划分，对于实际固定管板式换热器的分类方案是，按结构分类，包括管板的不同类型如中心区是否布管是为环形管板。+同的市管区数等法兰的+1类型如法兰是否存在螺栓是，存在。+同的法兰形况分类。叫壳枰成矜程压力公否考虑矜子金属与克体金属产生的热膨胀遣不1等。　　3系统对象的建立采用面向对象方法对固定管板式换热器的有限元分析过程进行归纳提取和抽象，便可定义出固定管板式换热器限7分析系统的类库。主要钮括单元类节点类自由度类载荷类材料类边界条件类结构类区域类求解类应力计算类以及矩阵类和高斯节点类等。其中由于固定管板式换热器由不同的元件组成，每个元件在有限元分析过程中由不同的有限单元类型模拟，因此根据由特殊到般，自1响厅数据抽象从而产生类的方法，提取。讪象并记义个虚基戈区域类。来描述叫定管板式换热器有限元分析过程中的各种组成元件。区域类与结构类的关系为部分与全部的关系，结构类的成员数据中包含个区域对象链。区域类与单元类的关系为全部与部分的关系，区域类的成员数据中包含个单元，象链根据他付象方法中父类，产类的概念以及对象的继承心描述不，吉卞不同类型的元件所形成的其所属区域类的层次结构见2.　　按照以上方法，由于对固定管板式换热器进行有限单元模拟时，采用了3节点单元5节点单元8n2.rffevrfJ.W3.3Sy；fll2g.t，Is拍，斛鹕到冱这囔浮画沛晡萍抖漭珙龅溺，爵净筇铷潘，咨画砘弈萍抖漭溺76伞筇43画滁陛洚该铒3斛洚；1764细滁3咖涔腓菡。砘4溆煞扭陈淬项铷潘，0斛，5姊到迓囔项葙油+伞闷3葫麟。斛洚3旌，01菩0姊到迓囔31斗，浙项，洧7阼到3茚=.铷潘3到迓囔菩溺4.1匐3解扑面豳滁，溺3腓菡滁。诛载滁菩语滁降亦到铒，斛铒钿，湔腓菡囔。妹载囔迓囔。翁面豳005语油浙菡艏丑旌滁3陛，商滑，丑，有面豳42窗口界面分类体系利。4具有的，昕庵刑峁┑姆峄。；的，1.你1肌5的窗菜单对话框属性次等类拖。通过继承和修改建立了适合木系统人机交互所；的各种资源类和对象，如增加类型数据和分析等菜单顷，建立膨胀节对话框类件，13主要元件属性类，1况和计算进度条类。1.即81等对话框界面类。系统基于1奶95的形化界面类结构如阁3= 4.3消息传递机制利。以95操作系统的消总循环机制。建立起相应的对象通讯体系，其作用方式可通过4不整个消息传递体系由3层组成用户层界面层和有限元分析层。当用户要完成对个固定；3；！；板1换热器进行有限兀应力分析的计如1程只要将阳冰点到菜1界面层上。即发出消尉务料象！99，ki列中参加诮息循环，4题对象有限元分析层获此消息后。产生相应的计兑动作，完成有限兀分析的计算过程。　　5系统面向对象特征叫定管板式换热器疗限儿应力分析系统以有限儿分析过程中的物理概念及固定管板式换热器兀件为对象，采用有限元分析过程和窗口形化界面两套分类体系建立对象。通过对有限元分析过程适当地提取抽象和定义，立血向付象的有限儿分析过程体系，根据旧形化界面的特点。并利用沉基本类痄建立了相应的窗口形化类结构。从而即保证了系统具有良好的人机操作界面，又保证了有限元分析类库的方便使用和扩充，使系统达到了从内部到外在的统，具有良好的可靠性，可再用性和可扩充性。　　叫定管板式换热器有限儿应力分析系统以1几特点基于1.395操作系统下的窗口形化人机界面，操作清晰简便；具有可靠的隐藏在内部的面向对象的有限元分析体系；可对不同结构类型的固定管板式换热器进行灵活快速的有限元应力分析；具有丰富的扩充接口，可以灵活可靠地进行有限元分析方法的扩充，以及换热器元件类型的扩易学易用，不要求用户处理有限元模型，提高了效率和安全性。　　5宛延凯。++语言和面向对象程序设计第版。北京清华大学出版社，19983 6陈罕，等。固定管板式换热器管板应力的有限元分析。第届全国压力容器学术会议论文集，1997，4 7马永其，等。面向对象有限兀程序的研究。计算机工程与应用，8马永其，等。采用面向对象方法的有限元程序。北京化工大学学报，2000 9；1.化+5开发使用手册。北京机械工业出版社，19985