W形筒體外置蜂窩夾套應(yīng)力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

姚 揚(yáng) 董金善 范 森

(南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院)

W形筒體外置蜂窩夾套應(yīng)力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

姚 揚(yáng)*董金善 范 森

(南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院)

采用ANSYS有限元方法對W形筒體的U形蜂窩夾套進(jìn)行彈性應(yīng)力分析與強(qiáng)度校核，獲得夾套結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布和位移分布。在滿足強(qiáng)度要求和穩(wěn)定性要求的前提下，采用ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對蜂窩短管夾套的內(nèi)壁厚度、夾套厚度、短管直徑與短管壁厚4個(gè)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，使得蜂窩短管夾套的總質(zhì)量下降了41.2%。

蜂窩夾套 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 有限元法 ANSYS

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，夾套結(jié)構(gòu)廣泛運(yùn)用于干燥器與換熱設(shè)備中。夾套結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒體壁厚往往取決于其所受的外壓，即夾套內(nèi)的壓力大小，當(dāng)夾套內(nèi)壓力較高時(shí)，容器和夾套往往需要較大的壁厚[1]。蜂窩夾套是以整體夾套為基礎(chǔ)，通過特殊的蜂窩結(jié)構(gòu)來提高筒體與夾套的剛度，從而達(dá)到減薄筒體與夾套壁厚的目的。常用的蜂窩結(jié)構(gòu)有折邊式和拉撐式，折邊式是將夾套向內(nèi)折邊，與容器貼合焊接；拉撐式采用小鋼管或小錐體作為拉撐件來連接筒體和夾套。這些蜂窩結(jié)構(gòu)不僅能強(qiáng)化筒體剛度，還能夠使夾層內(nèi)的流體產(chǎn)生局部小渦流，從而大大提高換熱效率[2]。顧曉華等將蜂窩夾套視為凹凸板組件，利用ASME規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過爆破實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了驗(yàn)證[3，4]；林興華等運(yùn)用有限元與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對菱形排布的蜂窩夾套應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行了分析[5]；……