柴油机活塞的温度场、热变形与应力三维有限元分析

本文应用 MARC有限元分析软件 ,采用三维有限元法计算大功率柴油机活塞在热载荷作用下的温度场和换热情况 ,并在此基础上分析活塞的热变形及热应力场 ,确定活塞失效的主要位置 ,从而为改进设计提供参考。

GB 150—2011中圆筒开孔补强设计的分析法

GB 150—2011版设计篇第6.6节圆筒径向接管开孔补强设计的分析法是在该版国家标准中新加入的内容,它将开孔补强设计的适用范围扩大至开孔率达0.9,是根据我国自主研发的薄壳理论解得到的应力分析方法。文中简要阐述了其理论基础与设计准则,所采用设计准则的依据,并给出了与其他设计方法的比较。

压力容器设计方法的进步

介绍了力学促进压力容器设计方法进步的两个范例:其一是国标《管壳式换热器》(GB 151)中的管板设计方法,其二是在内压与接管外载作用下的圆柱壳大开孔接管分析设计方法。这两个国际压力容器界曾经公认的难题得以在我国领先解决,得益于力学与工程的密切结合。文章还对我国压力容器设计工作的进一步发展提出了三点看法。指出:提高我国压力容器设计规范的技术水平是提高我国压力容器行业国际竞争力的重要环节,而开展标准的基础技术研究是解决标准水平偏低的治本之策;应当以学习、研究但不迷信的科学态度对待国外标准规范;压力容器设计规范的自主创新必须依靠理论、实验与工程的结合。

GB 151中浮头式换热器管板设计方法的理论依据及其应用

阐述了国家标准GB 151中浮头式换热器设计方法的理论依据。在此基础上,进一步给出了如何应用GB 151中浮头式换热器对应于最小管板设计厚度的公式与曲线,计算实际管板厚度下的管板应力和换热管应力的方法。通过一个实际算例,说明当管板的实际厚度与其最小设计厚度相差较多时,换热管中的应力可以大大降低。

圆柱壳大开孔的薄壳理论解

采用修正的Ｍｏｒｌｙ方程，以ρ０，Ｙ／Ｒ为小参数，对圆柱壳大开孔的边界条件进行渐近展开，得到了可适用于ρ０≤０．７，情况下的薄壳理论解。

内压作用下圆柱壳开孔接管的分析设计方法

对于带径向接管的圆柱形压力容器,提出了一种以薄壳理论为基础的应力分析方法。与前人采用各种简化理论解不同,该方法基于精确的圆柱壳Morley方程解以及两圆柱壳交贯线处精确的边界条件,从而提高了解的精度,其适用范围扩大至开孔率0.93。一系列密网格三维有限元解验证了解的可靠性。本文根据作者所提出的理论解给出了圆柱壳大开孔补强的分析设计方法,分析表明:在大开孔情况下等面积补强法没有足够的安全裕度。

GB151固定式换热器管板应力计算与校核方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对固定式换热器管板设计中的应力计算与校核方法的改进意见。管板应力计算方法的改进提高了计算精度并更便于使用。针对带膨胀节换热器固定管板的设计增加了两种校核工况。

中国管板设计方法的研究进展

本文报告了在换热器管板设计中两方面的研究工作。1.将换热器作为由封头、壳体、法兰、螺栓、垫片和管板组成的弹性系统进行分析,其结果与七块管板的实验结果能很好地相符合。2.对胀接或焊接有管子的多孔板的等效弹性常数进行了计算。结果是:管子对管板有显著的加强作用,而在现行各国规范中忽略了或大大低估了这种加强作用。

GB 151中带膨胀节固定式换热器管板计算方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对带膨胀节的固定式换热器管板设计中应力计算方法的改进意见。文中指出现有计算忽略了膨胀节圆环内部压力引起轴向位移影响,会对某些高参数换热器固定管板的应力分析带来较大误差,并基于板壳理论得到膨胀节圆环内部压力与其两端受轴拉力引起轴向位移之间的相互关系,并结合现行GB 151管板计算模型,提出修订原则和方法。通过有限元计算,证明该方法是可靠的。

对流换热条件下换热器管板的应力分析

给出对流换热条件下换热器管板中应力场的有限元分析方法。分析中将管板布管区折算为受管孔削弱并被管束支承的横观各向同性均质等效板；在计算位移场时采用具有附加内部自由度的ｗｉｌｓｏｎ非协调元，以保证计算应力的精度与温度场精度相匹配。计算结果得到了试验验证。典型算例说明过厚的管板将引起过大的温度应力。对于核工业中各种以温度载荷为主的换热器，应注意合理选择管板厚度。

对GB 151—1999中管壳式换热器管板计算方法的修改说明

对正在修订的GB 151—1999版中5.7节"管板计算"一节的主要修订内容进行了介绍。其中包括:改进了带膨胀节的固定式换热器管板计算方法,改进了固定管板中最大应力的计算方法,增加了壳程分段圆筒的计算方法,增加了管程压力p t与壳程压力p s同时作用的两种校核工况,换热管许用压缩应力的安全系数降低为1.5。

管壳式换热管轴向应力计算方法的改进

从管壳式换热器换热管轴向应力计算的原理出发,对现行国家标准GB 151—1999中换热管轴向应力的计算,提出了改进的算法。同时,利用理论分析和通过具体算例对改进算法与规范现行算法的计算结果进行了对比,证实本文提出的改进算法使得计算结果更加合理。

支管外力矩作用下带径向接管的圆柱壳的局部应力分析

带径向接管的圆柱壳是压力容器与管道工业中广泛使用的部件 ,除内压外 ,各种外力矩通过管节点作用于主壳上 ,在壳体中引起很高的应力集中 ,是大量灾害性事故的原发部位。寻求其理论解既有重要的工程应用需求 ,又具有理论的难度。作者提出了一种圆柱壳受支管外力矩作用的薄壳理论解 ,文中作了简要介绍 ,其适用范围扩大到大开孔率 ρ0 ≤ 0 8。本文所提出的理论解计算结果与实验和数值解能很好地符合 ,在小开孔率情况下与WRCBulletin 2 97的结果一致。根据本文的理论解给出了开孔率 0 .

管壳式换热器换热管稳定性问题研究

分别利用GB 151—1999计算方法、JB 4732—1995计算方法和弹性系统稳定性分析方法对换热管稳定性问题进行了研究。对不同参数的四个固定管板式换热器算例分别应用以上方法进行了计算,结果表明:现有的国家标准(GB 151)中换热管稳定性算法不考虑环板,将单根换热管失稳的欧拉临界应力除以安全系数ncr(取2)作为许用应力,其结果过于保守。

带中心管的固定式换热器管板分析设计方法

对带中心管 (尺寸大于其它换热管 )的固定式换热器建立了力学模型 ,提出了该类型换热器管板的一种分析设计方法与相应的计算公式 ,并对三个不同参数的该类型换热器进行了算例分析 ,分析表明 :中心管存在只对其附近的管板应力有较大影响 ,且影响范围较小。

含缺陷轴对称体的安定与极限分析

利用静力安定定理得到了计算轴对称体安定与极限载荷的统一格式，采用温度参数法构造安定分析所需的残余应力场．为了克服对工程实际问题进行安定分析时解题规模与计算精度的矛盾，针对轴对称体的特点，采用两种线性化方案对屈服面进行线性化处理，即直接内接法和在降维的应力偏量空间中对屈服面的线性化处理，使安定分析转化为一线性规划问题．在简化过程中合理选择线性化方案以便使应力校核点接近精确的屈服面；为了减小计算量，在求解过程中直接求其对偶规划．对于退化问题的数值困难采用了摄动方法来克服．本文的方法与程序通过算例验证是可靠的，并利用此方法计算了含凹坑和气孔缺陷球壳的安定与极限载荷，初步得到了含缺陷球壳的塑性承载能力与缺陷参数的关系．

球壳开孔接管的分析设计方法及其试验验证

本文给出了适用于各种开孔率情况下球壳开孔平齐接管与内伸接管的应力分析与补强设计方法。对七个试件给出了实验结果,其中包括四个不同开孔率的球壳开孔平齐接管与二个内伸接管试件以及一个椭球壳开孔平齐接管试件。这些实验结果证明本文提出的方法是合理、可靠的。本文还给出了该方法与PVRC方法、AD方法的比较,说明在大多数情况下用本方法得到的补强厚度可比PVRC方法减薄,并比AD方法有充分的安全依据。

浮头式、填函式换热器管板设计方法的改进

在以往的浮头式和填函式换热器管板的应力分析研究中,都假设管板边缘简支或固支。本文考虑了管板边缘的各种真实支承情况,提供了浮头式和填函式换热器管板改进的设计方法。在某些情况下,由该方法所设计出的管板厚度将小于按GB—151的设计厚度。

NEN型立式换热器重力作用下管板应力分析

NEN型立式固定管板换热器广泛地应用于化工、石化等多种过程工业部门。随着装置的大型化,换热器管板所承受的重力成为设计中必须考虑的因素。给出了重力作用下此种立式固定式换热器管板应力的计算方法,算例分析说明,重力引起的应力与管板中总应力的比例随直径加大而提高。本文所给出的方法可作为我国压力容器分析设计规范中管板设计方法的一个补充。

基于塑性极限分析的球壳开孔接管整体补强设计方法

在塑性极限分析的基础上,本文提出受内压球壳开孔接管的一种整体补强设计方法。该方法不仅适用于三种整体补强形式:平齐接管补强、内伸接管补强以及密集补强,而且适用于大开孔情况(r/R≤0.8)。与PVRC及AD规范的比较证明本方法是合理和可靠的。