南朗吊车出租,    中山南朗吊车出租,   中山吊车出租 🐳  冷灶上着一把儿,   热灶上着一把儿  🐳   吊车的高温高压球阀热力耦合场分析概述,     在ANSYS中求解热力耦合问题时常用的方法有两种，一种是顺序耦合法，另一种是直接耦合。对于不同的情况，两种耦合方法各有利弊。对于非高度非线性耦合情况，顺序耦合方法更为有效它可以独立执行两种不同的分析；对耦合场是高度非线性情况，直接耦合更为有效，该方法耦合公式单一，求解非常好用。顺序耦合在计算分析时使用两种单元类型，在做热力耦合分析时，将热分析的结果作为结构分析的温度载荷进行加载。利用顺序耦合方法做热力耦合分析的一般步骤：

        1）先做稳态（或瞬态）热分析, 建立热单元模型, 定义结构模型材料参数  2）再做静力结构分析, 把单元类型转换成结构单元类型, 定义包括热膨胀系数在内的结构材料特性, 施加包括从热分析得到的温度在内的结构载荷, 求解并检查结果.  热力耦合场的有限元分析与计算求解耦合应力与应变，既要确定温度场，位移、应变和应力场。与时间无关的温度场称为定常温度场（稳态温度场），它所产生的应力为定常热应力；随时间变化的温度场称为非定常温度场（瞬态温度场），它引起非定常热应力。热应力的求解一般分为两步：首先由热传导方程和边界条件（求解非定常温度场还须要初始条件）求出温度分布；再由热弹性力学方程求出位移和应力。热传导方程和热弹性力学方程之间相互独立，两种方程可以独立求解的问题称非耦合热弹性问题。对于耦合热弹性问题，由于在热传导方程中出现一个温度与应变耦合的附加项，两种方程必须联立求解。在水利工程中，主要考虑非耦合热弹性问题。大体积混凝土在浇筑时发生的水化热和散热过程等在运行期间都要引起温度应力。对由温度场所引起的应力大小求解的典型方法有积分变换法、热弹性位势法和格林函数法，对形状规则的弹性体热应力求解主要用这几种方法，积分变换法是求解温度应力最为典型的解析方法；数值解法主要有有限元法和有限差分法。当结构比较复杂的时候，有限元法是求解温度场和温度应力的最有效方法。本文分析采用有限元顺序耦合方法，设定边界条件、运用热传导方程和热弹性力学方程进行求解与分析。本文运用顺序耦合方法在有限元分析软件对高温高压球阀装配体进行热力耦合分析，在进行耦合分析时，对阀门主要承压件（阀体）材料按照温压等级标准将设计压力转换成操作工况下的压力和其对应的饱和温度，按照钢制阀门主要承压件材料压力与其对应饱和温度之间的转换关系。  

           本文在对高温高压球阀进行热力耦合分析时，将设计压力载荷16MPa转换成压力载荷与温度载荷，初始预紧力的加载与只受压应力作用时一样，只加载螺栓和弹簧的预紧力。对不同压力与其饱和温度下的工况进行模拟分析，部分耦合分析得到的应力分布。 由耦合等效应力分布图可知，在温度场与应力场的共同作用下，最大应力出现在球体上，而不考虑温度场只加载压力载荷时，最大应力出现在阀座上，可见温度场的加入改变了球阀最危险点的位置。将以上热力耦合分析所得的等效应力与对应压应力载荷下的等效应力分布图进行对比分析。 对比可知，在不同介质压力作用下，既加载温度载荷也加载压力载荷边界条件下的最大等效应力都要比只加载压应力边界条件下的最大等效应力要小，说明在加载了温度载荷之后，由于阀门内部的不均匀变形而产生的热应力与所加载的压应力之间有相互抵消的作用。

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            耦合边界条件的计算,   经过对球阀温度场和应力场的耦合模拟分析，可以得出在温度场与压应力场共同作用的时候，压应力场起到主要的作用。球阀在工作的过程中，作用在结构体上的等效应力主要是由压应力场的作用而产生的，由于温度梯度所产生的热应力对阀门的结构应力影响相对较小，且热应力与压应力之间会产生一定的抵消作用。热力耦合场共同作用在阀门上的时候，由于他们之间相互抵消的现象，可适当降低对阀门主要承载部件材料的强度要求。然而温度场与应力场之间何时才会发生相互抵消的现象，当温度达到多高时才会对压应力产生影响。为进一步研究最大应力σ（Mpa）介质温度t（℃）二者之间的关系，对介质压力为10.8MPa和11.8MPa，介质温度取低于对应饱和温度下的不同温度来分析，得到具体的数据，将所得到的数据拟合成曲线，得出了在这两种压力下最大等效应力随温度变化的曲线图。随着温度的升高最大等效应力在相应的减小；且随着温度的升高这种变化趋势越来越明显。11.8MPa介质压力所产生的最大等效应力大于10.8MPa介质压力下的最大等效应力，可以进一步说明在温度与压力共同作用时，对结构起主要作用的是压力。这主要是由于高温所产生的热应力，且热应力的与压应力作用效果产生了一定的抵消作用，而且温度越高这种抵消现象越明显。为了得到温度场与应力场相互影响的临界条件，求以上经过连续化处理的曲线的四阶样条插值函数，所得的函数表达式分别为：为介质压力为10.8MPa时温度与最大等效应力之间的函数表达式，为介质压力为11.8MPa时温度与最大等效应力之间的函数表达式。将常温下10.8MPa的介质压力所产生的最大等效应力记为𝜎10，11.8MPa的介质压力所产生的最大等效应力记为𝜎20。分别做耦合最大等效应力与压应力最大等效应力之差并让其差值为零得：𝜎10−𝜎1=0 最大应力σ（Mpa）介质温度t（℃）34𝜎20−𝜎2=0（3.25）要求温度场与应力场耦合时的临界温度值，也就是分别求式（3.24）和（3.25）的解。分别给出对应介质压力下的温度取值区间，对上式分别进行迭代求解，得到的近似解分别为98.5℃和99.2℃。所以当温度达到98℃的时候，就会出现热应力与压应力相互抵消的现象。

            运用有限元分析软件，对阀门的实际工况进行了模拟分析，计算了高温高压球阀在操作时的应力场与温度场，并且讨论了阀门应力与应变随着介质压力的变化情况。将相同介质压力下等效应力与耦合应力做了比较，并对得到的数据进行了连续化处理，得出这些数据的拟合函数关系式，添加边界条件并求解。得出了如下结轮：（1）若不考虑温度的影响，当介质压力为10.8MPa至设计压力16MPa时，介质压力的变化对总应力的影响较小；（2）通过与只加载介质压力与初始预紧力比较，球阀在热力耦合作用下的等效应力有所减小，说明热应力与压应力共同作用的时候，压应力对结构强度起主要的作用，且热应力与压应力之间有相互抵消的作用；（3）对耦合边界条件进行求解，得出当温度达到98℃左右时，相同介质压力下的等效应力就开始减小。

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