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板翅式换热器封头应变试验及塑性压力研究

汇报人：

2024-01-28

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目录

引言

板翅式换热器封头结构分析

应变试验方案设计与实施

塑性压力理论研究与模拟分析

试验结果分析与讨论

结论与展望

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引言

板翅式换热器在工业领域广泛应用，封头作为关键部件承受着复杂应力。

封头应变试验对于评估换热器安全性能具有重要意义。

塑性压力研究有助于优化封头设计和制造工艺，提高产品性能。

随着计算机技术的发展，数值模拟方法在封头应变分析中得到广泛应用。

未来发展趋势将更加注重实验与数值模拟相结合，以提高研究准确性和可靠性。

国内外学者在板翅式换热器封头应变试验方面已取得一定研究成果。

研究封头在不同工况下的应变分布规律，分析应变与压力、温度等因素的关系。

通过塑性压力试验，探究封头在塑性变形阶段的力学行为和变形机制。

采用有限元数值模拟方法，对封头应变试验进行模拟分析，验证试验结果的准确性。

基于研究结果，提出优化封头设计和制造工艺的建议，为实际应用提供参考。

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板翅式换热器封头结构分析

板翅式换热器封头通常采用圆形或椭圆形设计，具有较大的曲率半径和较薄的壁厚，以便于承受压力和温度载荷。

封头是板翅式换热器的重要组成部分，主要起到密封和承压的作用，同时能够与其他部件连接，形成完整的换热系统。

作用

结构特点

材料选择

封头材料应具有良好的塑性、韧性、耐腐蚀性和焊接性能，常用的材料包括不锈钢、碳钢、合金钢等。

性能要求

封头材料应满足一定的力学性能和化学成分要求，如抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击韧性等，以保证封头在承受压力和温度载荷时的稳定性和安全性。

封头制造工艺包括下料、成型、焊接、热处理等工序，其中成型工艺是关键，通常采用冲压或旋压等工艺方法。

制造工艺

封头制造过程中应严格控制原材料质量、加工工艺参数和检验标准，确保封头产品的质量和性能符合要求。同时，对于不合格的产品应及时进行返修或报废处理，防止流入市场造成安全隐患。

质量控制

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应变试验方案设计与实施

通过测量物体在受力作用下的变形程度，推算出其内部的应力分布和大小。

应变测量原理

包括电阻应变测量法、光学应变测量法等，其中电阻应变测量法具有灵敏度高、测量范围宽、易于实现自动化等优点，被广泛应用于工程实际中。

应变测量方法

选择高精度、高稳定性的电阻应变计，确保测量结果的准确性和可靠性。

应变计

数据采集系统

辅助设备

采用高性能的数据采集仪，实现对应变信号的实时采集、处理和分析。

包括加载装置、夹具、温度控制设备等，以确保试验过程的稳定性和可重复性。

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确定试验目的、选择合适的试件、设计试验装置和加载方案等。

试验前准备

按照试验方案进行加载、测量应变、记录试验数据等。

试验过程实施

对试验数据进行整理、分析和解释，得出试验结果和结论。同时，对试验过程中出现的问题进行总结和反思，为后续的研究和改进提供参考。

试验后处理

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塑性压力理论研究与模拟分析

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当材料受到外力作用时，如果应力超过其屈服强度，材料将发生塑性变形，产生不可恢复的形变。

材料屈服与塑性变形

在换热器封头等结构复杂部位，由于应力集中现象，局部区域可能率先进入塑性状态，导致塑性压力的产生。

应力集中与局部塑性变形

加载路径对塑性压力的产生和发展具有重要影响，不同的加载路径可能导致不同的塑性压力分布和大小。

加载路径与塑性压力

材料属性

材料的屈服强度、延伸率等力学性能指标对塑性压力具有显著影响。

结构尺寸与形状

换热器封头的结构尺寸和形状对其塑性压力分布和大小具有重要影响。

加载条件

加载速率、加载方式等加载条件对塑性压力的产生和发展具有重要影响。

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无网格方法

无网格方法是一种新兴的数值模拟方法，不需要对求解域进行离散化处理，具有更高的灵活性和精度。

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有限元法

有限元法是一种常用的数值模拟方法，可以对复杂结构进行离散化处理，并求解其应力、应变等力学响应。

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边界元法

边界元法是一种基于边界积分方程的数值方法，适用于求解具有复杂边界条件的问题。

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试验结果分析与讨论

试验过程中，通过高精度应变计对封头各关键部位的应变进行了实时监测。结果显示，在加载过程中，封头应变逐渐增大，且呈现出明显的非线性特征。

结合有限元模拟结果，对试验数据进行验证。结果表明，试验结果与模拟结果具有较好的一致性，验证了试验方法的可行性和准确性。

对应变数据进行处理和分析，得到了封头各部位的应变-时间曲线。通过对比不同部位的应变响应，发现封头边缘处的应变变化最为显著，而中心部位的应变相对较小。

通过对比不同加载条件下的塑性压力变化规律，发现加载速率、温度等因素对塑性压力的变化具有显著影响。这为后续优化换热器设计提供了重要依据。