基于ANSYS换热器法兰有限元分析及应力评定.pdf

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1、2第01443年卷第2月2期当代化工Vo1．43，No．2ContemporaryChemicalIndustryFebruary，2014基于ANSYS换热器法兰有限元分析及应力评定盖超会，肖健，谢小恒2，刘慧(1．武汉软件T程职业学院，湖北武汉430074；2．武汉工程大学，湖北武汉430074)摘要：为了换热器在运行过程中，法兰结构安全。利用ANSYS有限元分析软件，对换热器壳体法兰在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行了分析，并对其危险截面做了应力评定和强度校核。对壳体法兰不同危险部位进行分析

2、与评定并且合格，这样才能保证其安全可靠地运行。关键词：机械载荷；温度载荷；热应力；应力强度；应力评定中图分类号：TQ050文献标识码：A文章编号：1671—0460(2014)02—0281—03FiniteElementAnalysisandStressAssessmentofHeatExchangerFlangeBasedonANSYSGAICao．hui，XIA0Jian，XIEXiao—heng2，LIUHui(1．WuhanVocationalCollegeofSoftwareandEnginee

3、ring，HuheiWuhan430074，China：2．WuhanInstituteofTechnology,HubeiWuhan430074，China)Abstract：Inordertoensurethesafetyoftheflangestructureintheheatexchangerrunning，thestressintensityofheatexchangershellflangeundermechanicalandtemperatureloadswasanalyzedbyusingf

4、initeelementanalysissoftwareANSYS，anditsstresswasassessedandstressintensitywaschecked，itsdangeroussectionwasanalyzedandassessed．Keywords：Flange；Temperatureload；Thermalstress；Stressintensity；Sstressassessment固定管板式换热器是应用非常广泛的管壳式换mm，壳体须保留一定的外伸长度，对于该模型，取热器，法兰是

5、其最主要的承压元件之一。常规的计壳体相对于壳体后法兰的外伸长度500mm。依据圣算方法是根据弹性薄壳理论，采用比较简单的公式、维南原理，可以忽略局部连接和边界壳体应力的影曲线及图表进行设计计算。没有考虑壳体法兰上各响对壳体法兰轴向刚度的影响。点的温度差引起的应力，同时还受到换热器规模的表1材料主要物理特性参数Table1TheMainPhysicalPropertiesParametersofMaterial限制”。3州酬，参数数值近年来，有限元技术的发展迅速，特别是一些弹性模量?MPa商用软件水平的不断提

6、高，使得工程设计更加科学泊松比合理成为可能。ANSYS软件是目前国际流行的融结线膨胀系数／(m·m一·K-)构、流体、传热、电磁、声等于一体的大型通用有导热系数／(w·I1·1限元分析软件。本文基于ANSYS软件，对工程应用空气对流系数／(w·111·K)中固定管板式换热器的法兰进行热应力、机械与温许用应力／MPa度耦合应力进行研究，并对之进行应力评定分析。为了尽可能真实模拟实体结构，在结构分析时，壳体法兰的分析源于实际项目换热器分析设计。使用20节点三维实体单元SOLID95进行分析；在热分析时，则采用与

7、之相对应的的热分析单元l壳体法兰数值模拟SOLID90。SOLID90单元是高阶形式的8节点三维本文所研究壳体法兰的材料为SA一516M485。实体单元SOLID45，此单元的特点是既能确保精度材料主要物理特性参数如表1所示。不受影响，而且还能容纳某些不规则形状单元，容1．1建立壳体法兰有限元模型错功能强，并且能与任何形状和位移相协调，尤其壳体法兰直接焊接在壳体上，故建模时可以认对曲线边界有很好的适应．1生。为壳体法兰与壳体是一体，不考虑接触关系。根据壳体法兰从结构上讲是一个对称结构，所受的边缘效应的影响长

8、度公式：A≥2．5％[RT约为238收稿日期：2013-07—07作者简介：盖超会(1977一)，女，山东莱阳人，硕士，讲师，研究方向：应力分析、计算机测控技术、PLC控制。通讯作者：肖健(1987-)，男，在读硕士，研究方向：化工过程机械。E-mail：win1680@126．com。化工2014年2月的载荷也具有对称性，为了研究的方便，减少计算主要温度载荷，通过设定不同的传热边界，以不同时间，壳体后法兰在建立