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1、ALGOR应用案例应用案例 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR中国工程技术中心www.algor- 北京英吉泰科工程技术有限公司 www.engin- 地址：北京市海淀区中关村南大街2号数码大厦数码银座811室 邮编：100086 电话：010-51627590,51627591,86216311传真：010-51627591-101 电邮：marketEngin-T 成都办事处：Tel：028-84337803,13076082016 Fax：028-84339523 武汉办事处：Tel：027-50866750,13986293536 Fax：027-50866750
2、 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 计算目的计算目的 对对燃气导管在高温燃气作用下的瞬态温度场
3、和燃气导管在高温燃气作用下的瞬态温度场和在温度场和外部冲击 载荷作用下的 在温度场和外部冲击 载荷作用下的应力和变形应力和变形进行分析。进行分析。 材料数据材料数据 4.40980.38879001.86e-550228.51200 4.40980.38879001.86e-550228.5900 4.40980.38879001.86e-550226.4800 6.001570.312079001.86e-550224.7700 6.851760.313779001.82e-550223.5600 7.251760.314579001.79e-550221.8500 7.601760.315
4、279001.75e-550220.5400 7.951960.315979001.72e-550218.8300 8.402250.316879001.70e-550217.6200 8.802500.317679001.66e-550216.3100 9.022750.318479001.66e-550216.320 切线模量 GPa 屈服应力 MPa 泊松比弹性 模量 GPa 密度 kg/m3 热膨胀 系数 1/ oC 比热 J/(kg moC) 导热系数 W/(moC) 温度 oC 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 A
5、LGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 有限元模型有限元模型 CAD SolidWorks建立建立 网格生成网格生成 三维实体结构三维实体结构 实体单元实体单元 含中节点含中节点 有限元模型有限元模型 规模：规模： 单元数：单元数：31767， 节点数： ， 节点数：83330， 自由度数： ， 自由度数：83330（热），（热），249990（结构）（结构） 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGO
6、R 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 热分析载荷和边界条件热分析载荷和边界条件 导管初始温度 导管初始温度20oC 。 内壁与高温燃气的对流换热 内壁与高温燃气的对流换热 。 燃气温度燃气温度1200oC 对流换热系数对流换热系数8000W/oC m2 外壁与空气的对流换热 外壁与空气的对流换热 。 环境温度环境温度20oC 对流换热系数温度相关对流换热系数温度相关 14.2014.2011.309.507.996.713.784 对流换热系数 (W/oCm2) 12001
7、0004002001005010表面温度(oC) 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 应力分析载荷与边界条件应力分析载荷与边界条件 约束与载荷约束与载荷 螺栓孔约束 螺栓孔约束 。 温度载荷 温度载荷。 水冲击载荷 水冲击载荷 。 300N 50ms t F 1 1.05 冲击载荷示意 燃气导管热应力耦合分析 冲击载荷示意 燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程
8、技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 温度变化动画温度变化动画 瞬态热分析结果瞬态热分析结果 计算计算7s时段时段 70个子步，每个子步，每0.1s一步一步 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 外
9、壁一点温度时间曲线外壁一点温度时间曲线瞬态热分析结果瞬态热分析结果 内壁一点温度时间曲线内壁一点温度时间曲线 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 应力分析结果应力分析结果 计算了计算了2s时段时段 位移动画位移动画 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技
10、术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 应力分析结果应力分析结果 内壁一点和外壁一点的等效应力时间曲线内壁一点和外壁一点的等效应力时间曲线 外壁 内壁 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 结论结论 燃气导管在温度高达 燃气导管在温度高达1200oC的内部燃气作用下，温 度升高很快，在通
11、气后 的内部燃气作用下，温 度升高很快，在通气后7s左右，内外壁的温度已经 基本一致，达到了 左右，内外壁的温度已经 基本一致，达到了1000oC左右 。 在高温作用下，由于热膨胀和约束的作用，燃气导管 会产生较大的应力，大部分区域达到了相应温度下 的屈服点。 在导管和两端支座的连接部位温度梯度较大，在结构 上此处也是应力易于集中区域，该部位最大应力达 到了 左右 。 在高温作用下，由于热膨胀和约束的作用，燃气导管 会产生较大的应力，大部分区域达到了相应温度下 的屈服点。 在导管和两端支座的连接部位温度梯度较大，在结构 上此处也是应力易于集中区域，该部位最大应力达 到了500MPa左右，是需要
12、关注的部位。 材料的强化模量、燃气和导管的对流换热系数、导管 和空气的对流换热系数等基于假设，来源于查阅的 资料，并非 左右，是需要关注的部位。 材料的强化模量、燃气和导管的对流换热系数、导管 和空气的对流换热系数等基于假设，来源于查阅的 资料，并非18所直接提供的实验参数，因此计算结 果可能会和实际有出入，但是可以说明趋势，仅供 参考。 所直接提供的实验参数，因此计算结 果可能会和实际有出入，但是可以说明趋势，仅供 参考。 燃气导管热应力耦合分析燃气导管热应力耦合分析 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR 工程技术中心 - 北京英吉泰科工程技术公司
