关于厚壁波纹管膨胀节应力分析的规定

关于厚壁波纹管膨胀节应力分析的规定

     TEMA第九版中的RCB-8 FLEXIBLE SHELL ELEMENT章节主要适用于要求设置厚壁波纹管膨胀节（下文中的挠性壳体元件等同于厚壁波纹管膨胀节）的固定管板换热器，厚壁波纹管膨胀节用来减少筒体和管子的纵向应力和（或）管子管板的连接载荷。该部分的章节通过二维轴对称有限元模型提供了确定闹心壳体元件和挠性壳体元件组合的弹性刚度和应力的指导和规则。仅有外侧翻边（Flanged-only）和外内侧翻边（Flanged-and-Flued）是挠性壳体主体的典型案例。

     传统厚壁膨胀节的计算方法依据板与梁理论的经典分析。此理论在厚壁波纹管膨胀节的环形和圆形部分之间用直角连接。考虑到各组件之间的连接，其他影响结果的因素被包含在计算内，并已通过与应力和力的试验测量值比较后进行了确定。由于S.Kopp and M.F.Sayer的等效几何模型所依据的板梁理论有一定的局限性，有限元分析法已经开始应用在厚壁波纹管膨胀节的设计当中。这些局限性不仅导致了不完全分析，并且导致了不连续环板节点间的应力高估，这种应力的高估导致了厚壁波纹管膨胀节厚度的增加，使厚壁波纹管膨胀的刚度增大，从而减弱了增加挠性壳体元件的作用。由于挠性壳体元件时轴对称形状，能够很好适用有限元分析。另外，良好蒂尼的边界条件和载荷条件能够到达更加正确和统一的结果。挠性壳体元件的传统梁板理论不能预测到边角的应力情况（焊接节点和应力集中点），同时，它也缺乏可靠的应力分析方法用于评定转角处的应力。

     为了能够满足这种计算的需求，TEMA标准的第九版中RCB-8 FLEXIBLE SHELL ELEMENT章节中提供了一种无论采用应力分析方法或计算程序都能够得到可复现结果的方法。这种技术主要依据该类型的几何结构和有限元分析的研究和经验知识，在一些案例中可行的方法，在其他的案例中不一定可行。而在另一些案例中，采用推荐的建模方法很容易将其改进，目的是为所有的这些案例提供一个通用的方法，就是让用户以最小的成本得到最相似的、合理的、精确的结果，最终目的是到达比S.Kopp and M.F.Sayer方法（以壳理论解决方位代表）更准确的、更高的水平。有限元分析方法的优点是这种类型的计算中对弯曲应力与薄膜应力的分析有着大量的实践经验。