废热锅炉薄 管板的三维机械应力分析

《废热锅炉薄 管板的三维机械应力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第45卷第3期化工设备与管道Vo1．45No．32008年6月PROCESSEQUIPMENT＆PIPINGJun．2008·压力容器·废热锅炉薄管板的三维机械应力分析常平江洪瑛经树栋(华东理工大学机械与动力工程学院，_卜海200237)摘要：运用有限元分析软件ANSYS，对废热锅炉建立了考虑筒体和换热管影响的管板真正实际结构的三维模型，对其进行机械应力分析，得出管板的变形和应力分布云图。将分析结果进行应力线性化处理，按照JB4732-_95《钢制压力容器——分析设计标准》中的应力分类和评定方法对管板进行了

2、评定。关键词：废热锅炉；薄管板；ANSYS；应力分析中图分类号：TQ053．2文献标识码：A文章编号：1009—3281(2008)0343010434Analysisof3-DMechanicalStressesinTubesheetofWasteHeatBoilerChangPingjiangHongYingJingShudong(Schoolf)厂MechanicalandPowerEngineeringEastChinaUniversityofScienceandTechnolog)，Shanghai200237)AbstractByusingf

3、initeelementanalysissoftwareANSYS，the3-Dmodelofrealstructureofwasteheatboilerwasbuiltwhentheefectoftubesheetinteractedwithcylinderandtubewastakenintoaccount．Basedonthemechanicalstressanalysis，thedeformationofthetubesheetandthestressdistributiondiagramwereobtained．Then，theresultsw

4、eretreatedwithlinearizationmethodandassessedwiththerulesofstressclassificationspecifiedinJB4732．Keywordswasteheatboiler；thintubesheet；ANSYS；stressanalysis管板是废热锅炉重要的承压元件之一，也是在1有限元模型的建立使用过程中容易损坏的重要元件。它的强度设计是1．1设计参数锅炉制造和运行的一个重要问题，直接关系到锅炉表1压力和温度参数的安全性和经济性。管板的结构和承载状况均非常复杂，通过传统的方法准确计算管

5、板应力十分困难，甚至是不可能的。本文所分析的废热锅炉压力高(4．6MPa)，直径大(3400nln1)，管板薄(30nln1)，已经远远超过材料弹性模量／MPa泊松比许用应力／MPaGB／T16508-1996(锅壳锅炉受压元件强度计算》所规定的范围，在设计和计算上有一定的难度。除了采用应力实际测量(如应变片法)外，还可以利用有限元方法和其它数值方法进行应力分析，1．2结构参数与简图了解其承载规律并进行强度评定。本文采用有限元该废热锅炉采用薄管板结构，管板与筒体是通过圆弧过渡结构形式连接，目的在于缓和结构不连分析软件ANSYS对废热锅炉薄管板进行结构应力

6、续区的应力集中，从而达到管板与筒体过渡区的最分析，研究其应力和变形情况，并运用JB4732_95《钢制压力容器——分析设计标准》的应力分类和收稿日期：20084)1—23；修回日期：20084)34)3评定方法对计算结果进行评定，为工程优化设计提作者简介：常平江(1981)．男，硕士研究生：研究方向为压力容器供依据。结构强度分析维普资讯http://www.cqvip.com2008年6月常平江等、废热锅炉薄管板的三维机械应力分析大应力强度能满足强度限制的要求。管板与简体过复杂的真实结构以及真实载荷与边界条件。渡区详细结构见图1。1．3．1模型的选取与简

7、化根据废热锅炉管板的结构特点，作如下简化：(1)根据结构的对称性和承载特性，取管板的1／4、筒体和换热管轴向长度的1／2为研究对象；(2)假设管板与换热管、管板与简体采用全焊透结构。单元是相互连接的，不考虑接触关系；(3)未考虑温差应力对管板的影响；(4)忽略换热管对管板转角的约束。管板的真实三维实体分析模型如图3。图1薄管板与简体对接详图该废热锅炉换热管的布置方式为正三角形布管，管板靠1261根60．5mmx5mm的换热管的支撑，来承受壳体内的压力。布管详图见图2。图3三维实体模型图1．3．2单元的选取为了更真实地模拟管板的应力状态，模型建立全部采用实

8、体单元的实体模型。同时考虑到计算量的大小和计算机目前的计算能力，结构分析选取的是