換熱器管板孔口不連續(xù)處棘輪現(xiàn)象模擬試驗與分析.pdf

1、本文從簡化力學模型下的管板-換熱管結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過單軸循環(huán)彎矩試驗和利用先進非線性隨動強化模型的數(shù)值模擬對管板-換熱管孔口不連續(xù)處棘輪效應進行分析討論，為后續(xù)研究提供思路與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，研究具有較強的理論意義和工程實用價值。
　　首先利用Instron液壓伺服疲勞試驗機并配以輔助裝置，對單軸循環(huán)載荷作用下管板-換熱管孔口不連續(xù)處的棘輪效應進行了試驗研究。試驗結(jié)果表明，不同工況下簡化模型的最大棘輪應變發(fā)生位置均為管板-換熱管孔口連接管

2、壁中心處。管板-換熱管結(jié)構(gòu)在循環(huán)正彎矩作用下，即管程側(cè)僅受循環(huán)拉應力時，增大正彎矩會較大影響最大棘輪應變發(fā)生位置軸向和環(huán)向應力，進而表現(xiàn)為其方向初始棘輪應變累積值增大，對該平面剪應力影響不大，表現(xiàn)為應力保持較小數(shù)量級內(nèi)，其棘輪應變可忽略不計;結(jié)構(gòu)棘輪安定速率與結(jié)構(gòu)件所受正彎矩成反比，一定循環(huán)次數(shù)后棘輪應變率趨于零，表現(xiàn)為安定。管板-換熱管結(jié)構(gòu)在正-負循環(huán)彎矩作用下，即管程側(cè)受拉-壓循環(huán)應力時，保持正彎矩不變、增大負彎矩會主要影響軸向和環(huán)

3、向應力，進而表現(xiàn)為其方向初始棘輪應變累積值增大顯著;對該平面剪應力也有一定程度的影響，表現(xiàn)為應力較小程度增加，棘輪應變增加;結(jié)構(gòu)棘輪安定速率與結(jié)構(gòu)所受負彎矩成反比，一定循環(huán)后棘輪應變率趨于零，表現(xiàn)為安定。
　　其次根據(jù)S30408奧氏體不銹鋼材料的力學性能試驗數(shù)據(jù)，確定了ABABQUS有限元軟件中現(xiàn)有的非線性隨動強化循環(huán)塑性本構(gòu)模型參數(shù)和基于Armstrong-Frederic模型發(fā)展的一系列本構(gòu)模型的模型參數(shù)。在對Chaboch

4、e模型參數(shù)確定的過程中，依據(jù)文獻與大量模擬，總結(jié)出一種具有一定物理意義的Chaboche模型參數(shù)確定方法，即利用有限元軟件與數(shù)據(jù)擬合軟件相結(jié)合來較為快速確定模型參數(shù)。
　　最后根據(jù)確定的模型參數(shù)，通過ABAQUS對標準拉伸試樣的單軸試驗以及單軸循環(huán)彎曲載荷作用下管板-換熱管孔口不連續(xù)處的棘輪試驗進行了模擬分析，發(fā)現(xiàn)各模型均能較好的擬合單向拉伸試驗和應變控制下的應力應變循環(huán)試驗，但對于單軸棘輪試驗僅AF-OW-I模型預測較好;而對復