【正文】 圖25 工況十五模型部件TRESCA應(yīng)力云圖 路徑11至路徑33應(yīng)力線性化結(jié)果分析如表14所示，其應(yīng)力評定數(shù)值結(jié)果見附錄二。表11 工況九各路徑評定結(jié)果路徑應(yīng)力分類強(qiáng)度校核評定結(jié)果11一次局部薄膜應(yīng)力通過一次+二次應(yīng)力22一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力33一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力工況十：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。根據(jù)該模型的應(yīng)力分布特點(diǎn)，選取如下路徑進(jìn)行應(yīng)力評定。 根據(jù)不同的分析工況，施加相應(yīng)的載荷，其中包括管程一壓力、管程二壓力、管程三壓力和殼程壓力，同時考慮墊片力、螺栓載荷和芯體重量。工況十四：。工況八：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。工況一 工況二工況三 工況四工況五 工況六工況七 工況八工況九 工況十工況十一 工況十二工況十三 工況十四工況十五圖12 不同工況下第一級中間管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型 計算結(jié)果 。工況六：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。 根據(jù)不同的分析工況，施加相應(yīng)的載荷，其中包括管程一壓力、管程二壓力、殼程壓力和殼程圓筒端面平衡面載荷，同時考慮墊片力和螺栓載荷。工況五：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。工況一 工況二工況三 工況四工況五 工況六工況七圖3 不同工況下上管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型 計算結(jié)果 。C）許用應(yīng)力強(qiáng)度Sm（MPa）彈性模量E（MPa）泊松比μS30408Ⅳ150137S30408137508367 應(yīng)力分析工況 鑒于該換熱器的結(jié)構(gòu)和工況較為復(fù)雜，本報告按表4所示的七種工況對設(shè)備的第二級管板進(jìn)行應(yīng)力分析，并作相應(yīng)的強(qiáng)度評估；按表5所示的十五種工況對第一級管板進(jìn)行應(yīng)力分析與強(qiáng)度評定，從理論上確定此設(shè)計方法的安全性和可靠性。CB1502繞管式換熱器管板應(yīng)力分析與強(qiáng)度評定有限元分析報告CB1502繞管式換熱器管板應(yīng)力分析與強(qiáng)度評定有限元分析報告目 錄1 概述 12 結(jié)構(gòu)及其應(yīng)力分析計算參數(shù) 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 應(yīng)力計算參數(shù) 1 材料性能參數(shù) 2 應(yīng)力分析工況 23 有限元分析 3 第二級管板有限元分析 3 上管板有限元分析 3 第二級中間管板有限元分析 11 第一級管板有限元分析 18 第一級中間管板有限元分析 18 下管板有限元分析 334 結(jié)論 50附錄一 51附錄二 521 概述 針對換熱器CB1502管板結(jié)構(gòu)，并按照J(rèn)B47321995《鋼制壓力容器—分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（2005確認(rèn)）的要求進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度評定。表4 第二級管板分析工況工況一僅殼程壓力作用工況二僅管程一壓力作用工況三僅管程二壓力作用工況四管程一和管程二壓力同時作用工況五殼程和管程一壓力同時作用工況六殼程和管程二壓力同時作用工況七殼程、管程一和管程二壓力同時作用表5 第一級管板分析工況工況一僅殼程壓力作用工況二僅管程一壓力作用工況三僅管程二壓力作用工況四僅管程三壓力作用工況五管程一和管程二壓力同時作用工況六管程一和管程三壓力同時作用工況七管程二和管程三壓力同時作用工況八管程一、管程二和管程三壓力同時作用工況九殼程和管程一壓力同時作用工況十殼程和管程二壓力同時作用工況十一殼程和管程三壓力同時作用工況十二殼程、管程一和管程二壓力同時作用工況十三殼程、管程一和管程三壓力同時作用工況十四殼程、管程二和管程三壓力同時作用工況十五殼程、管程一、管程二和管程三壓力同時作用3 有限元分析 第二級管板有限元分析 上管板有限元分析 實(shí)體模型由于上管板結(jié)構(gòu)和載荷的對稱性，創(chuàng)建1/4實(shí)體模型，包括殼程圓筒、錐殼、上管板、中心筒和換熱管，殼程圓筒長度應(yīng)遠(yuǎn)大于其邊緣應(yīng)力衰減長度，可取圓筒長度為1200mm，同時取伸出管板的換熱管長度為100mm，中心筒長度為400mm。 工況一模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況二模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況三模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況四模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況五模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況六模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況七模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 強(qiáng)度評定根據(jù)JB47321995《鋼制壓力容器——分析設(shè)計規(guī)范》(2005確認(rèn))進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度評定。工況六：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。在各工況下第二級中間管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型如圖8所示。工況七：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。 工況一模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況二模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況三模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況四模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況五模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況六模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況七模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況八模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況九模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況十模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況十一模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況十二模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況十三模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況十四模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 工況十五模型總體TRESCA應(yīng)力云圖 強(qiáng)度評定工況一：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。工況九：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。根據(jù)該模型的應(yīng)力分布特點(diǎn)，選取如下路徑進(jìn)行應(yīng)力評定。在各工況下下管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型如圖18所示。 工況五模型部件TRESCA應(yīng)力云圖 工況五應(yīng)力評定路徑圖 路徑11至路徑33應(yīng)力線性化結(jié)果分析如表9所示，其應(yīng)力評定數(shù)值結(jié)果見附錄二。工況十一：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。表14 工況十五各路徑評定結(jié)果路徑應(yīng)力分類強(qiáng)度校核評定結(jié)果11一次局部薄膜應(yīng)力通過一次+二次應(yīng)力22一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力33一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力4 結(jié)論通過對換熱器CB1502上、下管板和第一二級中間管板結(jié)構(gòu)在各計算工況下進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度評定，評定結(jié)果安全。工況十五：，位于殼程圓筒與錐殼連接處，其模型部件TRESCA應(yīng)力云圖如圖25所示，選取應(yīng)力評定路徑不變。圖22 工況九模型部件TRESCA應(yīng)力云圖 路徑11至路徑33應(yīng)力線性化結(jié)果分析如表11所示，其應(yīng)力評定數(shù)值結(jié)果見附錄二。工況五：，位于殼程圓筒與錐殼連接處。圖17 有限元模型 邊界條件 在位移邊界條件處理上，對下管板結(jié)構(gòu)對稱面施加對稱約束，并約束圓筒端面軸向位移，十五種工況下的位移邊界條件保持一致。表7 工況十二各路徑評定結(jié)果路徑應(yīng)力分類強(qiáng)度校核評定結(jié)果11一次局部薄膜應(yīng)力通過一次+二次應(yīng)力工況十三：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。工況七：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。在各工況下第一級中間管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型如圖12所示。工況五：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。圖7 有限元模型 邊界條件 在位移邊界條件處理上，對第二級中間管板結(jié)構(gòu)對稱面施加對稱約束，并約束殼程錐殼端面軸向位移，七種工況下的位移邊界條件保持一致。工況四：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。在各工況下上管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型如圖3所示。C150/60150/60150/60150/60150/60150/60150/60腐蝕裕量/mm0000000表2 主材材質(zhì)構(gòu)件名稱件號材料圓筒S30408錐殼S30408管板S30408Ⅳ中心筒S30408換熱管5083 材料性能參數(shù)主要材料在設(shè)計溫度下的力學(xué)性能參數(shù)見表3：表3 材料性能參數(shù)材料牌號溫度（186。報告中所有材料參數(shù)參照GB1502011《壓力容器》。創(chuàng)建實(shí)體模型如圖1所示。主應(yīng)力差： S12=σ1σ2 S23=σ2σ3 S31=σ3σ1 應(yīng)力強(qiáng)度：S=Max{|S12|,|S23|,|S31|} 一次總體薄膜應(yīng)力強(qiáng)度極限為。工況七：，位于上管板與錐殼連接處內(nèi)側(cè)，根據(jù)該模型的應(yīng)力分布特點(diǎn)，選取如下路徑進(jìn)行應(yīng)力評定，位置如圖5所示。工況一 工況二工況三 工況四工況五 工況六工況七圖8 不同工況下第二級中間管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型 計算結(jié)果 。 第一級管板有限元分析 第一級中間管板有限元分析 實(shí)體模型 由于第一級中間管板結(jié)構(gòu)和載荷的對稱性，創(chuàng)建1/3實(shí)體模型，包括錐殼、第一級中間管板、補(bǔ)強(qiáng)圈、焊縫、換熱管和殼程圓筒，殼程圓筒、錐殼長度應(yīng)遠(yuǎn)大于其邊緣應(yīng)力衰減長度，可取圓筒長度為1500mm，錐殼長度為1200 mm，同時取伸出管板的換熱管長度為100mm。工況二：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。工況十：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。 工況十四模型部件TRESCA應(yīng)力云圖 工況十四應(yīng)力評定路徑圖 路徑11應(yīng)力線性化結(jié)果分析如表8所示，其應(yīng)力評定數(shù)值結(jié)果見附錄二。工況一 工況二工況三 工況四工況五 工況六工況七 工況八工況九 工況十工況十一 工況十二工況十三 工況十四工況十五圖18 不同工況下上管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型 計算結(jié)果 。表9 工況五各路徑評定結(jié)果路徑應(yīng)力分類強(qiáng)度校核評定結(jié)果11一次局部薄膜應(yīng)力通過一次+二次應(yīng)力22一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力33一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力工況六：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。工況十二：，位于殼程圓筒與錐殼連接處，其模型部件TRESCA應(yīng)力云圖如圖23所示，選取應(yīng)力評定路徑不變。評定結(jié)果表明換熱器CB1502管板結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足JB47321995《鋼制壓力容器——分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（2005確認(rèn)）的要求。表13 工況十三各路徑評定結(jié)果路徑應(yīng)力分類強(qiáng)度校核評定結(jié)果11一次局部薄膜應(yīng)力通過一次+二次應(yīng)力22一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力33一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力工況十四：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。表10 工況八各路徑評定結(jié)果路徑應(yīng)力分類強(qiáng)度校核評定結(jié)果11一次局部薄膜應(yīng)力通過一次+二次應(yīng)力22一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力33一次局部薄膜應(yīng)力一次＋二次應(yīng)力工況九：，位于殼程圓筒與錐殼連接處，其模型部件TRESCA應(yīng)力云圖如圖22所示，選取應(yīng)力評定路徑與工況五一致。工況四：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。圖16 實(shí)體模型 有限元模型 采用8節(jié)點(diǎn)SOLID185單元對下管板實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分方法與上管板類似，網(wǎng)格劃分后模型如圖17所示，有限元模型合計節(jié)點(diǎn)數(shù)523946，單元數(shù)382876。 工況十二模型部件TRESCA應(yīng)力云圖 工況十二應(yīng)力評定路徑圖 路徑11應(yīng)力線性化結(jié)果分析如表7所示，其應(yīng)力評定數(shù)值結(jié)果見附錄二。工況六：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。 根據(jù)不同的分析工況，施加相應(yīng)的載荷，其中包括管程一壓力、管程二壓力、管程三壓力、殼程壓力和錐殼端面平衡面載荷，同時考慮墊片力和螺栓載荷。工況四：，小于，強(qiáng)度條件，自動滿足。圖6 實(shí)體模型 有限元模型 采用8節(jié)點(diǎn)SOLID185單元對第二級中間管板實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，管板、補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體連接處網(wǎng)格劃分較密，劃分后的有限元