圆钢管混凝土K型焊接管板节点试验研究和有限元分析

以组成K型焊接管板节点的塔柱径厚比γ、腹杆与塔柱管径比β和壁厚比τ,节点板厚度与腹杆壁厚比t_g/t_i为参数,对4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点和1个空心圆钢管K型焊接管板节点进行试验,研究该类型节点的破坏模式、承载能力以及节点区的受力特点,并采用有限元方法分析各参数对圆钢管混凝土K型焊接管板节点受力性能的影响规律。研究结果表明:随着所取参数的变化,圆钢管混凝土K型焊接管板节点存在腹杆失效和节点板失效2种破坏模式;而空心圆钢管K型焊接管板节点的破坏模式为塔柱管壁过度塑性变形失效。说明钢管中混凝土的填充改变了节点的受力特点和破坏模式,有利于材料承载能力的充分发挥。节点板厚度与腹杆壁厚比t_g/t_i是影响圆钢管混凝土K型焊接管板节点破坏模式和极限承载力的关键因素。在实际工程中,为避免出现节点失效,t_g/t_i的取值宜大于2。     

管壳式换热器进口管箱流场的数值模拟分析

管壳式换热器进口管箱中流体的流场分布对换热器的换热效率和管子与管板连接处的泄漏失效有着重要的影响。采用流体力学的方法,对不同流量下,不同管箱直径、长度、不同管程数时管箱内的流场和压力场的分布进行了数值模拟。模拟结果清晰地显示出管箱内流场和压力场的分布状况,可用于分析不同区域管子与管板的连接接头开裂、泄漏和换热器整体换热强度不高的原因,指出了改善管箱内流场分布的途径,对工程实际具有重要的理论和应用价值。     

关于管板结构的数值分析设计

针对管子与管板以胀接和焊接形式连接的管板结构,采用有限元方法计算了在壳程压力作用下的挠度和应力,并拟合为管板半径、厚度和压力的函数。结果表明:由于管子的支撑作用,管板的挠度和应力对管板的半径和厚度的变化并不十分敏感;有限元分析得到的管板应力不足按常规设计标准计算所得管板应力的一半,这表明,虽然在换热器设计标准中管板的设计计算考虑了管子的一定支撑作用,但实际的支撑效果更大,若采用基于有限元法的分析设计法,仍然可以降低换热器的管板厚度;与焊接结构相比,胀接结构更有利于提升开孔管板的强度与刚度。     

东风4C超薄管板换热器的失效分析与改进

对东风C4超薄管板换热器失效形式进行了分析,冷却管组自重变形、空气压力、冷管组自重引起的剪力和挤压应力、银磷铜钎焊的连接强度和振动是主要原因.在设计除了考虑拉脱强度、剪力、挤压力、焊接应力外,还应考虑振动的因素,管板与冷却管的连接改为锡钎焊,管组增加支撑,严格控制焊接工艺,δ取计算中的较大值.     

换热器管板与换热管焊接常见质量问题的防止

在化工生产设备中,换热器占很大比例,约占设备投资的20%～40%;换热为化工最基本的单元操作,换热器完好与否对化工生产影响巨大.管壳式换热器因其结构坚固、适应性大、制造工艺成熟等优点成为主要化工换热设备.换热器由于处于受压、介质有腐蚀性、流动磨蚀,尤其是固定管板换热器,还有温差应力,管板与换热管连接处极易泄漏,导致换热器失效.     

高强钢外伸式端板节点性能试验与有限元分析

为了解高强钢端板连接节点的受力性能和失效机理,对Q690和Q960高强钢端板连接节点进行足尺模型试验研究和有限元模拟分析,并将试验结果与采用欧洲规范EC3的计算结果、有限元分析结果进行对比.研究结果表明:节点的失效模式为端板破坏和螺栓断裂;高强钢端板连接节点具有良好的转动能力;EC3中用于普通钢端板连接节点承载能力计算和失效模式预测的组件法可直接用于高强钢端板连接节点,但转动刚度的计算公式并不适用,且EC3关于保障节点转动能力的相关要求对高强钢端板连接节点偏于保守.本文建立的有限元模型可准确模拟该端板连接节点的弯矩-转角关系和失效模式.     

东风4C超薄管板换热器的失效分析与改进

对东风C4超薄管板换热器失效形式进行了分析，冷却管组自重变形、空气压力、冷管组自重引起的剪力和挤压应力、银磷铜钎焊的连接强度和振动是主要原因。在设计除了考虑拉脱强度、剪力、挤压力、焊接应力外，还应考虑振动的因素，管板与冷却管的连接改为锡钎焊，管组增加支撑，严格控制焊接工艺，δ取计算中的较大值。     

甲醇合成塔管板有限元分析及优化

借助ANSYS软件,对甲醇合成塔的7种工况进行应力分析和安全评定,并通过改变管板与壳体连接过渡圆角对管板进行优化分析.结果表明,最大等效应力均出现在几何形状不连续处;热应力是影响管板应力的主要应力,由于热应力的影响,含温度载荷的工况等效应力数值较大;对7种工况进行应力评定,评定结果均为合格;并针对工况5通过改变过渡圆角半径进行优化,明显改善了管板的应力分布状况.所得结论对甲醇合成塔的应力评定和优化分析有一定的参考价值.     

板和壳单元在换热器管板计算中的应用：（Ⅱ）弹性基…

文中介绍了在采用有限单元法计算管壳式换热器管板应力中，管束对管板的支承作用如何模拟，和蜕化单元与二维单元如何连接。     

HP型耐热铸钢锅炉用管板的失效分析

通过对锅炉铸造管板的材质分析和金相分析,对长期工作于850～1 000℃高温烟气环境中的余热锅炉HP型耐热铸钢管板的失效过程和失效机理进行了分析,分析结果表明: HP型耐热铸钢件长期在850～1 000℃高温烟气环境中逐渐失效的内在原因是材料内部碳化物的逐渐析出脆化而导致的材料表面广泛的龟裂;而导致该材料失效的外部因素是由于烟气的氧化腐蚀和硫化腐蚀而引起的表面普遍的点蚀现象,为该材料表面裂纹在热应力作用下的扩展提供了通道.     

浅谈管壳式换热器

本文介绍了管壳式换热器的基本原理和结构以及简单的设计方法,详细讲解了管壳式换热器中固定管板式换热器、浮头式换热器、u型管式换热器的结构及特点．为管壳式换热器的结构选择提供了参考。     

自紧密封U型管式换热器管板温度场的ANSYS分析

本文通过有限元分析得出了管板的温度场分布情况,验证了ASME规范中的表皮效应理论。在管板布管区域,管板大部分厚度上的温度都介于管程流体温度和壳程流体温度之间,只有在靠近管板表面处很薄的一层区域内的管板温度接近该侧流体的温度。在管板的不布管区域,管板沿厚度方向的温度由接近于管程流体的温度几乎呈线性降低至接近于壳程流体的温度。管板表层温度与流体温度的接近程度取决于对流传热系数,对流传热系数越小,管板表层温度与流体温度的差值越大。     

导向管喷动流化床固体颗粒的循环量

在内径为182mm的导向管喷动流化床中,用平均粒径为2．2mm的尿素为物料,对喷动流化床固体颗粒循环量进行了研究,考察了对导流管安装高度、喷动口直径和物料床层高度的变化对固体颗粒循环量的影响．实验中发现了当喷动流化床环形区处于移动床状态时,导向管安装高度越高、喷动口直径越大、物料静止床层高度越高,固体颗粒循环量也越大;当环形区处于流化床状态时,喷动口直径和导向管安装高度对固体颗粒循环量影响不大,而物料静止床层高度越高,固体颗粒循环量越大．结果表明,在环形区处于移动床和流化床两种状态下,导向管安装高度和喷动口直径对固体颗粒循环量的影响是不同的．     

支撑板对蒸汽发生器流动与传热特性的影响

根据相似模化理论,建立了耦合四叶梅花形支撑板的蒸汽发生器单元管三维物理模型,采用流-固传热方法和热力学相变模型,并基于二回路流体进口质量流量按4∶1分配给热、冷端的边界条件进行了支撑板对蒸汽发生器流动与传热特性的影响的数值研究.模拟结果表明:二回路热、冷端侧沸腾规律分布均匀,计算得到的出口含汽率与大亚湾核电站蒸汽发生器实际运行参数相符;支撑板流通截面的缩减,促使二回路侧流体流速、表面传热系数及含汽率在支撑板区域急剧升高又快速降低,同时二回路流体在支撑板上部出现回流现象,增加了支撑板区域杂质沉积及应力腐蚀的可能.该数值模拟方法可为蒸汽发生器支撑板结构优化设计提供技术支持.     

钢管混凝土平面相贯节点轴压承载力理论研究

针对两种新型节点构造形式,通过分析带不同厚度钢板的钢管混凝土短柱的轴压承载力,提出了相贯节点轴压承载力的计算公式.同时,采用有限元方法对节点静载试验进行了模拟,并分析了斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度、环向加强板和法兰板厚度等参数对节点承载力的影响,有限元分析与试验结果吻合较好.结果表明:节点中椭圆拉板、衬板和环向加强板可提高对核心混凝土的约束效应;随着斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度的增加,节点承载力有所提高,而环向加强板或法兰板的厚度对节点承载力影响不大;计算公式能较准确地估计节点的承载力,可用于工程实践.     

声管中双水听器法估算反射系数及降低干扰的方法研究

借助数学模型研究声管中干扰的形成和传输路径,估算薄空气层的干扰级和声反射系数。研究发现,声源和管壁的机械连接导致的管壁振动决定了反射系数的估算精度。可以采用两种方法降低干扰：（1）合理设计声管结构,保持声管下端面和柱状换能器后垫片的机械连接松动;（2）测量标准水听器所在位置的管壁径向速度来估算反射系数。大量试验和计算的结果表明,采用小弹性弹簧可以降低干扰。     

电站凝汽器管板设计及其自动生成

基于几何约束数学方法对电站设备进行系统分析,其凝汽器管板设计采用参数化技术,在AutoCAD与VB的支持下实现交互自动生成系统.对凝汽器管板排管进行分析整理形成分析参数,并利用计算方法优化参数.利用VB设计绘图界面并与参数数据无缝连接,形成管束布管形式,输出AutoCAD脚本程序文件,导入AutoCAD软件自动输出管束排布图形,大大提高凝汽器管板设计的效率和质量.     

后灌浆钢管混凝土的轴向冲切性能

在试验的基础上,对后灌浆钢管混凝土柱的轴向冲切力学性能进行评估,分析不同后灌浆方式对轴向冲切破坏的影响规律.通过反分析方法,利用试验数据得到模拟后灌浆界面本构方程的相关参数,探讨了原混凝土柱与钢管之间的后灌浆连接方式及轴向冲切作用下的变形特性.基于试验和数值模拟结果,提出了后灌浆界面连接方式的建议,为今后相关工程提供参考.     

钢管塔十字节点板强度理论与试验研究

针对一种适用于大型钢管塔的十字插板连接形式,阐述了其节点板的受力特点,对十字节点板的破坏模式及计算理论进行了系统分析.为考察节点板的受力性能、破坏模式及极限承载力,以榕江大跨越塔工程为背景,进行了2个大尺寸缩尺模型的静力试验.对试验模型进行了有限元非线性数值分析,试验结果与有限元分析结果一致性很好,两方面的分析结果均表明:该十字节点板构造合理、安全可靠,可用于实际工程.结合试验研究和有限元参数分析结果,提出了该十字节点板的破坏模式,给出了相应的计算理论和极限承载力计算公式,提出了用于实际工程的设计建议公式.     

颗粒和粉体混合物沿斜滑道的滑动摩擦系数

实验测定了各种粒径陶瓷颗粒和玉米秸秆粉混合物沿斜面和斜管的滑动摩擦系数。结果表明，混合物滑动摩擦系数和混合物中各成分的理论体积系数近似成线性关系，且线性式中多数表观值大于纯物质相应的值。