換熱器是廣泛應用于化工、動(dòng)力、醫藥、冶金、制冷、輕功等行業(yè)的一種通用設備，管殼式換熱器制造容易，生產(chǎn)成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應性強，處理量大，工作可靠，且能適應高溫高壓，在化工、石油、能源等行業(yè)的應用中處于主導地位。封板是換熱器中的關(guān)鍵元件，其受力情況相當復雜，對其進(jìn)行強度cae分析是一個(gè)全新的課題。經(jīng)典算法求解封板的應力非常煩瑣，而且難以提出一個(gè)普遍應用的公式用以計算各種情況下的危險應力。有限元算法提供了一種全新的解決方案，通過(guò)建立仿真模型大大提高了計算結果的正確性。以某非標法蘭封板為研究對象。
      根據非標法蘭封板的結構特點(diǎn)和工程要求，進(jìn)行單元類(lèi)型選擇、材料參數的確定、幾何建模和單元生成。慮到結構和載荷的對稱(chēng)性，取非標法蘭封板及其部分筒體的1/4建立有限元分析模型。
      1)單元類(lèi)型。結構采用SOLID95 3D八節點(diǎn)實(shí)體單元SOLID45的高階單元，他能夠吸收不規則形狀的單元而精度沒(méi)有損失。SOLID95單元有可并立的位移形狀并且能很好地適應曲線(xiàn)邊界的模型，具有塑性、蠕變、膨脹、應力剛化、大變形和大應變功能。單元選項:單元坐標系、額外單元輸出選項、額外表面輸出選項、積分原則。
      2)材料屬性。封板采用壓力容器常用鋼種16MnR。
      為了提高計算精度，采用VSWEEP體掃略網(wǎng)格劃分六面體網(wǎng)格，這種網(wǎng)格既可以是線(xiàn)性的(無(wú)中節點(diǎn))、也可以是二次的(有中節點(diǎn))。對于復雜幾何實(shí)體，經(jīng)過(guò)一些簡(jiǎn)單的切分處理，就可以生成規整的六面體網(wǎng)格。
      體掃略網(wǎng)格要滿(mǎn)足的條件：
      1)切分體避免體內有內腔，或者體內有空洞。即掃略的過(guò)程必須是連續的。假如不連續，可以將大體積切分成若干個(gè)小體積，分別網(wǎng)格劃分，然后進(jìn)行VGLUE即可。
      2)定義合適的單元。SOLID 95對應的熱單元是SOLID90，SOLID90是三維的8節點(diǎn)熱單元SOLID70的高階形式，20個(gè)節點(diǎn)，每個(gè)節點(diǎn)一個(gè)溫度自由度，尤其適用于描述彎曲的邊界。
      3)設置掃略方向的單元數目或單元尺寸�？梢杂胑size，extopt，lesize，lmesh，desize等，為了實(shí)現參數化建模，采用lesize控制單元數目。封板的網(wǎng)格劃分模型)溫度場(chǎng)分析。封板上下表面分別為外界溫度和殼程溫度，存在溫差，需要考察其溫度應力分布情況。采用穩態(tài)熱分析數學(xué)模型。
      封板的溫度場(chǎng)。其溫度載荷在計算后存儲于相應的RTH文件中，結構分析時(shí)直接讀入即可。
      2)應力場(chǎng)分析。主要考慮封板的應力分布規律，殼程筒體橫截面約束軸向位移，結構縱向對稱(chēng)面施加對稱(chēng)約束，外壁受大氣壓力，內壁受殼程壓力，螺栓孔受螺栓的拉力，墊片(密封圈)受壓力。
      3)載荷分析。根據換熱器的實(shí)際操作情況，共考慮了以下幾種載荷：殼程壓力、螺栓孔受力、墊片比壓力等。
      在連接處厚度方向上取線(xiàn)性化路徑，將路徑上應力強度線(xiàn)性化分解出薄膜應力、彎曲應力、峰值應力，并根據相應的標準進(jìn)行校核。

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