液压复合管残余接触应力的影响因素

分析了双金属复合管的液压胀合原理,计算了液压复合管的理论最小胀合压力与最大胀合压力。分析了影响液压复合管残余接触应力的不同因素,并通过试验进行了验证。结果表明:基管的材料强度是液压复合的基础,必须满足内外管弹性模量之比E内/E外大于内外管屈服强度之比Y内/Y外;在一定范围内残余接触应力Pc*随着胀合压力Pi的增加而增大,且Pc*有极限值;当加热温度超过反向屈服温度,残余接触应力随温度的升高逐渐降低。

蒸汽发生器管子管板胀焊结合残余接触应力分析

采用有限元方法模拟蒸汽发生器管子管板的胀焊结合工艺过程,研究不同胀接压力下管子管板残余接触应力的分布情况、焊接温度场对管子管板残余接触应力的影响,以及未胀接区域长度对管子管板胀接区域残余接触应力的影响。分析结果表明,在胀接压力作用下,管子管板两端产生环向应力峰值,环向应力峰值随胀接压力的增大而增大,且管子过渡区域环向应力大于轴向应力。在焊接温度场作用下,靠近焊接区域的管子管板会发生应力松弛现象,应力环消失。随着未胀接区域长度的增大,焊接热影响减弱。当未胀接区域长度大于14 mm时,应力环会再次出现,且数值相对较小。先胀后焊的接头处焊缝区域残余接触应力最大,管桥间残余接触应力最小。对于胀焊结合工艺,需结合实际工作情况,考虑焊接对胀接区域应力松弛的影响。

管板结构残余接触应力的数值模拟研究

利用弹塑性理论确定胀接过程所需的最大和最小胀接压力,分别建立单管胀接和多管胀接的三维非线性有限元分析模型,通过对模拟计算结果的分析得知,胀接后模型的等效应力、残余接触应力沿管子轴向分布不均匀,在管板开槽处会形成一道残余接触应力集中圈;多管胀接相互之间产生一定的影响,使已胀管的残余接触应力分布更加趋向不均匀,其最大值处会变得更大,而在最小值处其值会下降。研究结果能够为胀接接头的结构设计和工艺参数的选择提供指导。

余热回收器换热管与管板胀接过程残余接触应力及密封性能研究

某余热回收器短期运行后发生泄漏的原因是其换热管与管板之间存在间隙,即换热管与管板的胀接过程未达到工程要求。理论分析液压胀接过程,采用ANSYS对该失效的胀焊接头进行非线性分析以模拟胀接过程,对不同胀接压力下胀焊接头的密封性能进行分析。对于有间隙腐蚀和介质腐蚀倾向、并在高温高压下工作的余热回收器胀接工艺具有一定的参考意义。

蠕变对液压胀接的管板接头残余接触压力的影响分析

利用非线性有限元方法对TA2换热管与TA2-Q345R复合管板连接接头进行胀接模拟,并将胀接后的残余接触压力场作为蠕变分析的预定义场,进行蠕变顺次耦合分析,研究不同温度下TA2纯钛蠕变对胀接残余接触压力的影响。结果表明,胀接后的接触面存在两个高应力环带,TA2纯钛管与钛覆层胀接区域的接触压力较高。受TA2纯钛蠕变的影响,胀接接头的残余接触压力开始下降很快,之后趋于平缓,但80℃工况下的最终残余接触压力比20℃要低。当温度达到150℃时,TA2纯钛出现了蠕变饱和现象,使得残余接触压力相对提高,延长了热交换器液压胀接接头的使用寿命。当温度达到225℃以后,TA2纯钛蠕变特征不再出现,残余接触压力只受热应力的影响,随温度升高而降低。

初始间隙对双金属复合管液压成形的影响研究

在双金属复合管液压成形中,基管与衬管之间的初始间隙是影响双金属复合管成形质量的关键因素之一。本文建立了双金属复合管液压成形过程的有限元模型。基于该模型,系统深入地研究了初始间隙对成形过程的影响。结果表明:随着初始间隙增大,在基管弹性回复的作用下,衬管中产生的压缩弹性变形减小,基管内壁的回弹量稍有下降,而衬管外壁的回弹量则逐渐上升,基管和衬管之间的残余接触应力逐渐下降。

20/316L双金属复合管旋压成形数值模拟与分析

旋压成形双金属复合管的质量与其工艺参数密切相关。为提高复合管成形质量以及合理选取旋压工艺参数,采用有限元分析软件ABAQUS模拟双金属复合管的旋压成形过程,分析衬管和基管径向、环向、轴向应力及其间的残余接触应力的分布;利用控制变量法研究旋压工艺参数嵌入量δ、衬管与基管间隙ψ、导向角β、进给率f对复合管残余接触应力的影响。结果表明,随着δ和f的增加,残余接触应力均先增加后减小;随着ψ的增加,残余接触应力几乎呈线性增加;而随着β的增大,残余接触应力下降,在δ=0.16mm、f=0.31、ψ=0.5mm、β=2°时,残余接触应力取得最大值。复合管的拉脱实验验证了数值模拟的正确性。

双金属复合管液胀成形选材标准理论分析探讨

首先针对当前复合管液胀成形技术现状,对选材标准进行理论分析。然后通过分析衬管和基管在液胀成形复合管过程的应力应变,得到了复合管能够复合的基本要求,结合材料的力学特性,得到了衬管和基管能够实现液胀成形复合管的选材标准。最后利用有限元软件Abaqus进行模拟分析,验证了选材标准的正确性,为复合管液胀成形的初步选材提供了理论支撑,利用相关企业的实际生产,为双金属复合管液胀成形工程实际提供了重要依据。

胀接压力与初始间隙对换热器胀接质量的影响

为研究换热管-管板胀接压力与初始间隙对换热器胀接质量的影响,采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对不同的换热管-管板胀接压力和初始间隙进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触应力大小及分布规律。研究表明:胀接压力相同、间隙不同时,卸载后残余等效应力和残余接触应力值差别较小;初始间隙相同,胀接压力不同时,卸载后残余应力和残余接触应力值差别较大;换热管的残余等效应力和残余接触应力随着胀接压力的增大而增大,其变化趋势一致;当材料为Ti31钛合金、胀接压力为183 MPa时换热管与管板的初始间隙消除。研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供了依据。

换热器管接头胀接的三维有限元分析

采用3D19管孔管板模型分析换热管与管板的连接接头胀接残余接触应力沿轴向和环向的变化规律,以及周围管接头胀接时对中心管接头胀接的影响。发现胀接残余接触应力在胀接区两侧各有一个较窄的高水平残余接触应力的区域,胀接残余接触应力沿轴向分布不均;首次应用极坐标绘制了管接头沿环向的残余接触应力曲线,从曲线的星齿状变化来看,残余接触应力分布沿环向也是明显不均匀的。管接头胀接时将对相邻管接头残余接触应力产生较大影响,与其最接近位置处残余接触应力增大,其他位置的残余接触应力减小,不相邻管接头残余接触应力影响较小可以忽略。

换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响

为研究换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响。采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对换热管-管板不同的胀接顺序进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触面应力大小及分布规律。研究表明保压阶段胀接顺序为外-中-内的等效应力最小;完全卸载后,胀接顺序为外-中-内的残余等效应力最小,残余接触面应力最大;胀接顺序为外-中-内时的胀接质量最好;胀接顺序不同时,同一结点处胀接压力卸载以后,对相邻换热管的紧密性和拉脱强度影响较大,距离管板越近,残余等效应力越大。研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供依据。

AZ31/AA5083双金属筒形件气压胀形-冷缩结合工艺

通过气压胀形实验研究AZ31/AA5083双金属筒形件气压胀形-冷缩结合工艺的基本成形规律。结果表明:双金属筒形件的适宜成形温度为450℃左右,双金属筒形件因两种金属热膨胀系数不同而收缩不同,在筒间形成过盈配合,筒间残余接触应力取决于双金属收缩量的差异,计算出筒间残余接触应力为2.96 MPa,接触应力过大会导致底部失稳凸起;同时,给出筒底凸起失稳发生的判据。降低成形温度、增大筒底圆角半径和保压冷却等能够防止内层筒筒底失稳;内外层筒形件壁厚不均匀,底部圆角处减薄率达到80%,最易发生破裂;加载路径对壁厚分布几乎没有影响。

双管板换热器液压胀接接头性能分析

为了研究换热管胀接后接头的密封性能和连接性能,以φ25 mm×2 mm的2块管板7孔模型为对象,在2块管板均为液压强度胀接的条件下,应用ANSYS软件建立了有限元模型,研究了管板间距和初始间隙对双管板换热器胀接接头平均残余接触应力和拉脱力的影响。分析结果表明:管板间距L对胀接接头的性能影响不大,由于换热管不同位置刚度不同,2块管板胀接接头的平均残余接触应力存在差异;胀接压力较低时,初始间隙对开管孔槽的强度胀接影响较大,呈线性减小;胀接压力较高时,由于"剐蹭"的影响,这种趋势不明显。所得结论可为双管板换热器的设计制造提供参考。

双管板换热器中内管板与换热管胀接实验与数值模拟

选取正确的双管板换热器组装工艺,通过胀接工艺选定实验和有限元数值模拟两种方法确定管板与换热管的液压胀接压力,结果表明,采用有限元数值模拟方法确定液压胀接压力切实可行,在类似产品上可以代替胀接工艺选定实验。

内衬双金属复合管紧密度测量及影响因素

介绍了双金属内衬复合管的成型工艺及主要成型方法,分析了双金属复合管在液压成型后,内、外层钢管的受力状态。根据变形协调条件,得出复合管内外层残余接触压力与残余接触应力的正相关关系式。依据滑动摩擦原理,提出了通过测量内外层间的推脱力,替代API SPEC5LD推荐的测量残余接触应力计算紧密度的方法。最后分析了紧密度的影响因素,即紧密度的大小受复合管成型液压压力、后续涂敷温度和现场试压压力的影响。

镁/铝双金属复合管气压胀形-冷缩结合工艺研究

提出了双金属复合管的气压胀形-冷缩结合成形新工艺。首先通过热拉伸试验确定了AZ31镁合金和7475铝合金2种挤压管在420、440和460℃的周向流动应力和延伸率,在此基础上,计算出了使铝管和镁管产生变形所需的初始气压和最大气压,并且在460℃实现了AZ31/7475双金属复合管的成形,所成形的AZ31/7475双金属复合管结合紧密,无冶金结合;研究了因铝管、镁管和模腔之间存在偏心而导致的复合管横截面壁厚不均匀分布规律;推导出了管间残余接触应力的计算公式,其包含卸载气压后因弹性恢复不同引起的残余接触应力和因2种合金冷缩量不同引起的残余接触应力。利用压缩实验实测了复合管的残余接触压力,理论计算值与实测值吻合较好,相差约19.2%。

钛管换热器液压胀接接头性能分析

基于有限元分析软件,对换热器液压胀接接头性能进行了分析,研究了不同胀接压力、材料组合、初始间隙对液压胀接接头密封性能、连接性能的影响。结果表明,随着胀接压力的增大,胀接接头的密封性能和连接性能加强;相同胀接压力下,换热管为TA2、管板为TA2时胀接接头的密封、连接性能优于材料组合为TA2-Q345R时的接头性能;初始间隙较小时,随着初始间隙的增大,胀接接头的密封性能和连接性能减弱;初始间隙较大时,其对胀接接头的密封性能和连接性能影响较小。