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蒸汽发生器中传热管和管板胀接过程的数值模拟

作　者: 薛松龄
导　师: 姜任秋
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 热能工程
关键词: 蒸汽发生器传热管管板胀接数值模拟
分类号: TL353.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 213次
引　用: 4次
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内容摘要

蒸汽发生器是核动力装置中连接一回路与二回路的枢纽，又是分隔一次侧、二次侧介质的屏障，它对核动力装置的安全运行十分重要。在核动力装置中很多事故都是发生在蒸汽发生器中的U型传热管和管板的连接处，运行过程中这个部位很容易产生应力腐蚀开裂，而在传热管和管板之间进行机械加工后所残留的应力是引开裂的重要原因。因此研究在制造过程中残留在传热管和管板上的应力对改善加工工艺、预防裂纹的产生意义重大。整个传热管和管板的液压胀接过程的数值模拟是在ANSYS软件中完成的。在对某蒸汽发生器中的U型传热管和管板进行简化的基础上，建立了传热管和管板的有限元模型，应用有限元软件对它们的胀接过程进行瞬态模拟，得到270MPa、300MPa、330MPa、360MPa、390MPa、420MPa和450MPa等不同胀接压力下的模拟结果。实验结果包括管板孔表面的残余应力和残余应变，传热管内外表面的残余应力和残余应变，还有接触区域的平均接触压力值。结合材料的特性对模拟结果进行了分析，对残留在传热管和管板上的应力及应变的形态的定性分析为最佳胀接参数的确定提供了理论依据。模拟结果表明随着胀接压力的增加，传热管和管板孔之间的残余接触应力也是增加的，但是其增量却呈现递减的趋势。传热管和管板表面的残余应力值，在不同的胀接压力作用下，沿着轴向的分布呈现出比较大的波动，沿着周向则呈现出极不均匀的正弦分布情况。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 概述  10
  1.2 课题的背景及意义  10-11
  1.3 传热管和管板的胀接工艺分析  11-13
  1.4 胀接过程有限元分析的发展情况  13-15
    1.4.1 有限元软件 ANSYS简介  13-14
    1.4.2 胀接过程中有限元理论的应用  14-15
  1.5 本课题主要的研究内容  15-17
第2章胀接过程中的有限元理论分析  17-28
  2.1 有限元理论  17-23
    2.1.1 差分法  18-22
    2.1.2 有限元法  22-23
  2.2 胀接过程的弹塑性分析  23-24
  2.3 数值模拟过程中间隙与接触问题的研究进展  24-26
  2.4 胀接理论计算研究进展  26-27
  2.5 本章小节  27-28
第3章胀接过程的数值模拟  28-42
  3.1 整体模型的建立  28-29
  3.2 单元类型的介绍与选择  29-30
  3.3 接触分析  30-37
    3.3.1 点与点的接触单元以及点与面的接触单元介绍  30-31
    3.3.2 面与面接触单元分析  31-37
  3.4 材料属性  37-40
  3.5 实际的加载过程  40-41
  3.6 本章小节  41-42
第4章胀接过程数值模拟结果及分析  42-63
  4.1 胀接残余压力分析  42-44
  4.2 管板和传热管上的残余应力分析  44-49
  4.3 管板和传热管上的残余应变分析  49-53
  4.4 沿轴向残余应力及残余应变分析  53-57
    4.4.1 管板孔表面的残余平均径向应力和应变图  54-55
    4.4.2 传热管外表面的残余平均径向应力和应变图  55-57
  4.5 沿周向残余应力及残余应变分析  57-62
  4.6 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
致谢  71

蒸汽发生器中传热管和管板胀接过程的数值模拟

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