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1. 研究目的与意义

换热管和管板连接是管壳式换热器制造最关键的技术之一，其质量的好坏直接影响换热器的寿命。因为换热器发生失效的主要部位是换热管与管板连接处，一旦管子与管板连接部位发生泄露事故，将给化工生产带来巨大的经济损失。因此开发高效率高质量的连接技术是当前换热器制造的一个重要课题，而液压胀接是目前比较有效的方法。

液压胀接是利用液体压力作用于换热管的内表面,使之产生大的塑性变形并与管板孔接触，依靠卸除压力后的残余应力使管子与管板达到紧密连接。胀接强度和密封性能是衡量管子与管板连接性能的主要指标。液压胀接可以在整个管板厚度上消除换热管与管板之间的间隙，避免间隙腐蚀，同时其生产效率高，劳动强度低，对材料的损伤程度小，因此，已越来越广泛地用于管子与管板的连接。

目前，对胀接接头性能研究主要有实验研究和数值模拟两种方法，得到的估算值也只适用于与研究对象相似的简单结构，准确性和适用性欠缺。随着计算机技术软件的不断发展，数值模拟（复杂结构造型）已被越来越多地应用到研究工作中，可信度和研究效率均得到了提高。本课题将应用有限元分析软件，在已有研究的基础上，更深入地研究操作压力对液压胀接接头性能的影响。得到操作压力参数下的分析结果，为液压胀接接头的安全运行提供一定的参考。

2. 国内外研究现状分析

换热管和管板连接的这一新型的液压胀接方式，针对其方式的优越性﹑特点﹑应用场合及使用前景。国内外很多学者和工程技术人员对这一液压胀接方法开展了很多研究工作，其成果也是很可观的。

最早胀管过程理论探讨，分别由oppenheimer和jantsscha于1926年和1929年提出来的。在此基础上，1943年美国的goodier等运用弹塑性理论，对胀接接头的应力和变形做了初步的试验探讨。从单孔无限大平板到多孔大平板，又从多孔到单孔具有当量外直径套筒模型；从未考虑材料的应变硬化到考虑材料的应变硬化及包括热载荷的影响，随着模型的一次次改进，使分析渐渐趋于合理。在goodier和schoessow的理论框架基础上，带圆孔的无限大圆版代替了实际的多孔管板进行分析，但这种分析模型显然夸大了实际了管板结构的刚度，分析误差过大。为克服这种模型的缺陷，1976年，krips和podhorsky利用有限的圆环结构代替无限大圆板，称该圆环结构为当量套筒。这种模型的建立及其完善为后人的研究提供了一种很好的方法。但是该当量外直径的确定是一个难题，在某些分析中，若当量外直径选择不当，很可能导致相当大的误差，尤其是非轴对称结构及载荷影响时。1992年，chaaban进一步利用有限元法确定了残余接触压力的同时建立了当量套筒直径的经验方程。1995年，kohlpaintner建立了更完善的当量外直径方程。

而关于液压胀管接头的有限元分析研究，国内外学者已做了不少工作。wilson采用marc有限元分析软件对管子与管板接头处的残余应力状况进行了探索,allam和chaaban采用abaqus软件对胀接接头进行了有限元模拟,同时指出,虽然非线性接触问题是一难点,但采用非线性有限元分析,在这一方面是大有前途的,它比传统的理论估算和试验方法更精确、有效且更经济。国内研究及工程技术人员也做了大量的研究工作。孙俊[1]采用弹塑性理论,建立了二维模型,假设材料为理想塑性体,管子及管板处于轴对称状态,服从小变形理论及mises屈服准则,并用试验方法,进行了大量的研究。上海交大汪建华[2]等采用ansys有限元软件,对换热管与管板液压胀接过程及接头在胀接时的弹-塑性应力状态，卸除胀接压力后管子及管板的残余应力状态进行了模拟，特别是胀管槽处的应力分布情况进行了分析，为加强人们对胀接过程及连接接头性能的理解，提高换热器设计及制造的质量，不断修改及完善现有的标准规范提供了依据胀管槽处的应力分布情况进行了分析，为加强人们对胀接过程及连接接头性能的理解，提高换热器设计及制造的质量，不断修改及完善现有的标准规范提供了依据。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

通过查阅国内外文献，全面熟悉和了解液压胀接形式，液压胀接接头的特点﹑应用场合及国内外研究进展。并运用ansys有限元分析软件，建立模型，划分网格，在接头处施加载荷和约束，求解计算，分析操作压力对液压胀接接头性能的影响，得出最终研究结果。

研究计划：

4. 研究创新点

无