核电蒸汽发生器换热管与管板液压胀接技术研究

论文摘要

核电蒸汽发生器既是核动力装置中产生蒸汽的设备,又是一、二回路的隔离设备,对整个核动力装置的安全运行起到至关重要的作用。目前,对于蒸汽发生器中换热管与管板连接多采用液压胀接的方式。液压胀管技术作为一门应用技术,无论是从技术、设备还是操作方面都已经非常成熟,但迄今没有专门的标准或规范来指导企业在产品制造前选择合适的胀管参数。为实现液压胀管技术的产业化应用,对换热管-管板液压胀接进行系列化研究是非常有意义的。整个液压胀接过程的数值模拟是利用ANSYS软件完成的。在对蒸汽发生器中的U型换热管和管板进行适当简化的基础上,将复杂的多孔管板当量为双层筒模型,建立了换热管和管板的有限元模型,搭建了用于测量换热管材料环向应力应变曲线的试验台,应用ANSYS软件对胀接过程进行瞬态模拟,得到接触面上的应力和残余接触压力分布,研究了不同胀接参数以及管板孔开槽结构对胀接效果的影响。本论文结合材料的特性对换热管和管板上的残余接触压力进行分析,得到了一系列优化的参数结果,为液压胀管最佳胀接参数的确定及制订企业标准作好理论与技术上的准备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 胀管工艺分析
• 1.3 液压胀管研究的现状及发展
• 1.3.1 液压胀管理论研究进展
• 1.3.2 液压胀管数值研究进展
• 1.4 有限元数值模拟
• 1.4.1 有限元法简介
• 1.4.2 ANSYS功能简介
• 1.5 本课题研究内容及技术关键
• 第2章 液压胀管过程理论分析
• 2.1 液压胀管原理
• 2.2 胀接压力计算
• 2.2.1 换热管变形阶段
• 2.2.2 管板加载阶段
• 2.2.3 最大胀接压力及胀接压力的确定
• 2.3 等效外径公式
• 2.3.1 多孔平面模型
• 2.3.2 等效外径公式的比较
• 2.4 胀管过程的有限元接触分析
• 2.4.1 ANSYS接触问题的计算方法
• 2.4.2 参数设置
• 2.5 小结
• 第3章 液压胀接接头有限元分析
• 3.1 换热管力学性能测试分析
• 3.1.1 试验原理
• 3.1.2 试验装置介绍
• 3.1.3 试验结果汇总
• 3.2 模型的建立
• 3.2.1 有限元模型
• 3.2.2 材料力学性能
• 3.2.3 边界条件及载荷
• 3.3 二维与三维模型的计算比较
• 3.4 胀接压力与残余接触压力关系
• 3.5 胀接长度与胀接压力关系
• 3.6 管孔粗糙度对胀接的影响
• 3.7 初始间隙对胀接的影响
• 3.8 相邻管孔胀接的影响
• 3.9 管端效应的影响
• 3.10 小结
• 第4章 开槽胀接接头有限元分析
• 4.1 开槽胀接理论
• 4.2 胀后管子与管板的应力及变形特点
• 4.3 开槽参数对胀接性能的影响
• 4.3.1 胀槽宽度的影响
• 4.3.2 胀槽位置的影响
• 4.3.3 胀槽深度的影响
• 4.3.4 相邻胀槽间距的影响
• 4.3.5 胀槽个数的影响
• 4.4 小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 主要创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 研究成果及获奖情况
• 致谢