轴向力作用下换热管固有频率分析.pdfVIP

石　 油　 机　 械 　 　 　 　 　 　 　 　 — １１６ — ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ２０１７年　 第４５卷　 第５期 ◀炼油与化工机械▶ 轴向力作用下换热管固有频率分析 １ １ １，２ 范　 森　 董金善　 姚　 扬 （１ 南京工业大学机械与动力工程学院　 ２ 南京市锅炉压力容器检验研究院） 摘要： 现有文献关于轴向力对换热管固有频率的影响系统性的研究较少。 鉴于此， 简要对比了 ＴＥＭＡ标准、 ＧＢ１５１及有限元法３种轴向力作用下换热管固有频率的计算方法， 利用ＡＮＳＹＳ软件瞬 ＝ 态激振计算与傅里叶变换相结合， 分析了跨距ｌ １０ ｍ 的等长多跨管在不同轴向力作用下前３ 阶固 有频率变化规律。 研究结果表明： 轴向拉应力起到了应力刚化作用， 使换热管固有频率升高， 但拉 应力的应力刚化效果要小于等值压应力的应力软化效果； 轴向力对于换热管１阶固有频率影响较大， 对于２ 阶和３ 阶固有频率的影响逐渐减小； 对于跨距相等的多跨换热管， 随着跨数的增多， 轴向力 对于固有频率的影响越来越明显。 所得结论对于保证换热器的安全运行具有一定的指导作用。 关键词： 换热管； 轴向应力； 固有频率； 瞬态激振法； 有限元分析 － 中图分类号： ＴＦ９６５　 文献标识码：Ａ　 ｄｏｉ： １０１６０８２／ ｊｃｎｋｉｉｓｓｎ１００１ ４５７８２０１７０５０２３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ Ｔｕｂｅ ｕｎｄｅｒ Ａｘｉａｌ Ｆｏｒｃｅ １ １ １，２ Ｆａｎ Ｓｅｎ 　 Ｄｏｎｇ Ｊｉｎｓｈａｎ 　 Ｙａｏ Ｙａｎｇ （１Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ２Ｎａｎｊｉｎｇ Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄＰｒｅｓｓｕｒｅ ＶｅｓｓｅｌＩｎｓｐｅｃ⁃ ｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅｒｅ ａｒｅｆｅｗ ｐａｐｅｒｓｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇｔｈｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｔｕｂｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＴＥＭＡ ｓｔａｎｄａｒｄ，ＧＢ１５１ａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｈａｖｅｂｅｅｎｂｒｉｅｆｌｙ ｃｏｍｐａｒｅｄｆｏｒｔｈｅｎａｔ⁃ ｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｔｕｂｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅ． Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘ⁃ ｃｉｔａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＮＳＹＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｌａｗ ｏｆ ｔｈｅｆｉｒｓｔ ｔｈｒｅｅ ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ＝ ｏｆ ｌ １０ ｍ ｅｑｕａｌ ｌｅｎｇｔｈ ｍｕｌｔｉ⁃ｓｐａｎ ｔｕｂｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ，