碟形管板结构应力分析与强度评定
碟形管板作为一种新型的非标准柔性结构，具有生产制造方便、承载性能优良、温度分布均匀等优点，广泛的应用于高温换热设备中。本文采用有限元法对碟形管板进行强度分析与校核评定，研究不同结构参数对碟形管板应力分布的影响，并且基于VB.NET针对碟形管板二次开发出相应的有限元计算软件，主要工作如下: (1)建立了碟形管板换热器有限元模型并进行了不同载荷工况下的应力分析，发现碟形管板高应力主要分布于布管区外围。由于管束的支撑，大部分布管区域应力水平较低，应力分布均匀。布管区外围弯曲应力较大，管程侧应力为负，壳程侧应力为正。 (2)基于弹性分析与弹塑性分析，分别采用应力分类法、极限载荷法以及安定性载荷法对碟形管板换热器进行强度评定。应力分类法结果表明设备强度满足要求。极限载荷分析表明设备管程许用压力为0.36MPa，壳程许用压力为0.67MPa，都超过了相应的设计压力，不会发生塑性垮塌;安定性分析表明，在以许用压力为最大交变压力的作用下，设备处于安定状态，不会发生渐增性垮塌。 (3)对比分析了碟形管板、球冠型管板、挠性薄管板以及平面管板受同样载荷作用时管板中的应力分布，发现碟形管板在简体连接处以及布管区外围相比于平面管板应力数值更低。随着管板厚度的增加管板布管区外围应力以及过渡段应力数值减小。 (4)基于ANSYSAPDL参数化编程语言，采用VB.NET编程语句对碟形管板有限元分析进行了二次开发，针对碟形管板整体塑性垮塌以及渐增性塑性垮塌两种强度失效形式，分别建立弹性分析与弹塑性分析模块。方便了工程设计人员采用有限元对碟形管板进行应力分析与强度评定。
碟形管板;结构设计;强度校核;有限元分析;极限载荷
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
钱才富
2021
中文
TH122
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）