[发明专利]管子-管板接头柔性静压胀接机理分析方法

说明书

本发明公开了一种管子‑管板接头柔性静压胀接机理分析方法，包括：构建管子‑管板接头柔性静压胀接力学分析模型和设定分析用基本假设；对构建的管子‑管板接头柔性静压胀接力学分析模型进行柔性静压胀接过程分析，并对胀接过程中的各个工况进行力学分析，选取工程实际所需要的弹性胀接工况进行分析，进而对管子管板的应力、应变、接触压力进行分析，从而建立胀接管子的胀接压力p与胀接后的管子与管板之间的残余接触压力之间的关系模型，以及得出管子管板接头进行贴胀和强度胀接时所需的胀接压力p₁和p₂的计算模型。本发明能够为设计和制造柔性静压胀接的管子管板接头提供参考依据。

技术领域

本发明涉及一种柔性静压胀接机理分析方法，具体地涉及一种管子-管板接头柔性静压胀接机理分析方法。

背景技术

管子-管板接头的柔性静压胀接主要包括液压胀接、液袋胀接和橡胶胀接。柔性静压胀接采用柔性材料(水、油、橡胶等)为胀接媒介，胀接压力通过柔性胀接媒介作用于换热管被胀段的内壁，换热管经过弹性变形、弹塑性变形直至塑性变形后与管板孔内壁接触，并能传递胀接压力的作用。

相对于传统胀接技术，柔性静压胀接具有多种突出优势。管子-管板接头进行柔性静压胀接的共同特点是：采用柔性静压胀接的管子-管板接头，管子内壁承受的胀接压力均匀，残余应力小，生产效率高，劳动强度低。

管子-管板的柔性静压胀接是一个复杂的接触过程，具有与传统胀接迥异的行为特点。柔性静压胀接的最终目的是使管子-管板紧密贴合在一起，并形成一定的残余接触压力，从而保证管子-管板接头在工作状态下的拉(压)脱强度和密封性能。柔性静压胀接方法都要牵涉到超高压力的产主、测量与控制等问题。

在柔性静压胀接过程中，换热管及管板孔的受力是相对均匀的，从而使得采用弹塑性理论方法对柔性静压胀接分析成为可能。对于采用柔性静压胀接的管子-管板接头，如何选取合理的控制参数，如何确定控制参数与胀后残余应力、连接强度、耐压能力的关系，如何确定工作温度与拉脱强度的关系，以及如何确定适用于柔性胀接的合理的胀接接头结构与几何参数，是一个值得深入研究的重要课题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种管子-管板接头柔性静压胀接机理分析方法，为设计和制造柔性静压胀接的管子管板接头提供参考依据。

本发明采用的技术方案为：

本发明的实施例提供一种管子-管板接头柔性静压胀接机理分析方法，包括：构建管子-管板接头柔性静压胀接力学分析模型和设定分析用基本假设；对构建的管子-管板接头柔性静压胀接力学分析模型进行柔性静压胀接过程分析，并对胀接过程中的各个工况进行力学分析，选取工程实际所需要的弹性胀接工况进行分析，进而对管子管板的应力、应变、接触压力进行分析，从而建立胀接管子的胀接压力p与胀接后的管子与管板之间的残余接触压力之间的关系模型以及得出管子管板进行贴胀和强度胀接时所需的胀接压力p₁和p₂的计算模型；

其中，胀接压力p与残余接触压力之间的关系模型为：

管子管板接头进行贴胀时所需的胀接压力p₁的计算模型为：

管子管板接头进行强度胀接时所需的胀接压力p₂的计算模型为：

其中，

k为管子的径比，K为管板的径比，E_t和E_s分别为管子和管板的弹性模量，μ_t和μ_s分别为管子和管板材料的泊松比，σ_st为管子的屈服强度，q为管子管板接头的拉脱强度，f为管子外壁与管板的管孔之间的摩擦系数。