換熱器管板孔口不連續(xù)處棘輪現(xiàn)象模擬試驗(yàn)與分析.pdf

1、本文從簡(jiǎn)化力學(xué)模型下的管板-換熱管結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過(guò)單軸循環(huán)彎矩試驗(yàn)和利用先進(jìn)非線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型的數(shù)值模擬對(duì)管板-換熱管孔口不連續(xù)處棘輪效應(yīng)進(jìn)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(qiáng)的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　首先利用Instron液壓伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)并配以輔助裝置，對(duì)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(yīng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同工況下簡(jiǎn)化模型的最大棘輪應(yīng)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(yīng)力時(shí)，增大正彎矩會(huì)較大影響最大棘輪應(yīng)變發(fā)生位置軸向和環(huán)向應(yīng)力，進(jìn)而表現(xiàn)為其方向初始棘輪應(yīng)變累積值增大，對(duì)該平面剪應(yīng)力影響不大，表現(xiàn)為應(yīng)力保持較小數(shù)量級(jí)內(nèi)，其棘輪應(yīng)變可忽略不計(jì);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(yīng)變率趨于零，表現(xiàn)為安定。管板-換熱管結(jié)構(gòu)在正-負(fù)循環(huán)彎矩作用下，即管程側(cè)受拉-壓循環(huán)應(yīng)力時(shí)，保持正彎矩不變、增大負(fù)彎矩會(huì)主要影響軸向和環(huán)

3、向應(yīng)力，進(jìn)而表現(xiàn)為其方向初始棘輪應(yīng)變累積值增大顯著;對(duì)該平面剪應(yīng)力也有一定程度的影響，表現(xiàn)為應(yīng)力較小程度增加，棘輪應(yīng)變?cè)黾?結(jié)構(gòu)棘輪安定速率與結(jié)構(gòu)所受負(fù)彎矩成反比，一定循環(huán)后棘輪應(yīng)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(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了ABABQUS有限元軟件中現(xiàn)有的非線性隨動(dòng)強(qiáng)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(duì)Chaboch

4、e模型參數(shù)確定的過(guò)程中，依據(jù)文獻(xiàn)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(lái)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(guò)ABAQUS對(duì)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣的單軸試驗(yàn)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(yàn)進(jìn)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(yàn)和應(yīng)變控制下的應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)試驗(yàn)，但對(duì)于單軸棘輪試驗(yàn)僅AF-OW-I模型預(yù)測(cè)較好;而對(duì)復(fù)