三峽電站封閉母線鋁波紋管有限元設(shè)計和分析

為了分析鉆井液圍壓、井眼曲率、彎曲方式以及地層溫度等因素對波紋管脹形的影響,采用彈性力學(xué)理論,考慮幾何非線性的影響,建立了波紋管脹形力學(xué)模型。建模時溫度對波紋管脹形的影響通過改變波紋管管材的彈性模量和泊松比來模擬;通過對波紋管內(nèi)、外施加面載荷來模擬波紋管脹形壓力、鉆井液圍壓或者外擠壓力。模擬結(jié)果表明,當(dāng)井眼曲率每30m在5°~12°之間變化、地層溫度在20~180℃之間變化時,井眼曲率和地層溫度對波紋管膨脹工作壓力影響較小;彎曲方式對波紋管脹形的影響也較小。波紋管卸載后不圓度會增加,使得其內(nèi)通徑變小,所以在波紋管施工結(jié)束后需要進(jìn)行機(jī)械脹形修正。

針對用解析法計算母線溫升時存在的一些問題,筆者討論了基于磁場-流場-熱場耦合有限元分析的母線溫升計算方法。首先計算母線的磁場和導(dǎo)體渦流分布,得到焦耳熱源;然后基于流場-熱場耦合的共軛傳熱模型,將前面計算得到的焦耳熱加載為熱源,進(jìn)行溫度場分析和溫升計算。比較12500a大電流離相封閉母線的計算溫升與該產(chǎn)品型式試驗結(jié)果,誤差小于2℃。該計算方法對于封閉母線的產(chǎn)品設(shè)計人員具有一定參考意義。

著重從材料非線性和幾何非線性兩個方面分析了波紋管的非線性特性,根據(jù)有限元程序設(shè)計方法,編制專門的有限元分析程序,對波紋管進(jìn)行了應(yīng)力應(yīng)變分析。在此基礎(chǔ)上,利用visualc++60與fortranpowerstation40混合語言編程技術(shù),開發(fā)出一套windows環(huán)境下的波紋管有限元分析系統(tǒng)。通過參數(shù)化的前處理程序、非線性求解程序和windows圖形用戶接口的設(shè)計,實現(xiàn)了有限元建模技術(shù)、求解技術(shù)和后處理技術(shù)的集成,大大提高了波紋管應(yīng)力應(yīng)變分析的效率。

結(jié)合三峽工程實際，對壩內(nèi)埋管結(jié)構(gòu)進(jìn)行了非線性有限元分析，著重研究了不同管頂混凝土厚度和配筋對管道結(jié)構(gòu)應(yīng)力和強(qiáng)度的影響．計算結(jié)果表明，增大管頂混凝土厚度，可以明顯提高壩內(nèi)埋管的抗裂安全，確?；炷链髩蔚恼w穩(wěn)定性，但是配筋多少對管周混凝土的抗裂能力影響較?。?/p>

用ANSYS軟件對U形波紋管的有限元

三峽左岸電站20kv離相封閉母線由英國emform公司設(shè)計、中國長江電器集團(tuán)公司制造,其外殼直徑大,母線垂直段支撐結(jié)構(gòu)全部設(shè)計為彈性結(jié)構(gòu),母線調(diào)整具有相當(dāng)大的難度,同時,該電站封閉母線設(shè)計有微正壓裝置,對母線的所有螺接部位的密封性要求非常嚴(yán)格。本文以2號機(jī)組離相封閉母線的安裝情況和最終試驗結(jié)果為例對該電站vgs機(jī)組的20kv離相封閉母線的設(shè)計特點及安裝工藝作簡單介紹。

焊接波紋管由于具備較大的伸縮率,通常被視為吸收液態(tài)工質(zhì)體積膨脹的優(yōu)良元件.本文使用ansysworkbench軟件中的靜力學(xué)分析模塊,采用軸對稱模型方法對網(wǎng)格劃分比較困難的大直徑薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化,對inconel718材質(zhì)的焊接波紋管進(jìn)行模擬分析,獲取了剛度、承壓能力以及預(yù)期疲勞壽命等數(shù)據(jù).結(jié)果表明有限元方法便捷性高,分析結(jié)果與實測值符合較好,可用于復(fù)雜波形焊接波紋管的設(shè)計.

作為閥門外密封元件的波紋管是影響閥門外密封性能的關(guān)鍵部件,掌握工作狀態(tài)下的應(yīng)力狀況非常重要?；谟邢拊椒ń⒘碎y門用波紋管的爆破壓力分析方法,同時采用有限元計算和試驗相結(jié)合的方法,分析了波紋管的爆破壓力。研究結(jié)果表明,波紋管的爆破壓力值為61.4mpa,有限元計算結(jié)果為59.44mpa,二者數(shù)值和位置都基本吻合。波紋管最大受壓應(yīng)力發(fā)生在波谷內(nèi)壁,不會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞;最大受拉應(yīng)力發(fā)生在波峰內(nèi)壁,結(jié)構(gòu)爆破從波峰內(nèi)壁開始。

波紋管補(bǔ)償器也稱伸縮節(jié)、膨脹節(jié)。主要作用是補(bǔ)償管道在壓力、溫度和振動等作用下的尺寸變化,是一種薄壁、具有伸縮功能的器件,由金屬波紋管與構(gòu)件組成。文中利用ansys軟件對補(bǔ)償器內(nèi)部加壓后的受力與變形情況進(jìn)行模擬。查看在壓力載荷下,補(bǔ)償器的最大應(yīng)力以及變形情況。為波紋管補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、性能提升提供技術(shù)支持。

三峽左岸和右岸電站20kv/26kv離相封閉母線是三峽電站主變壓器和發(fā)電機(jī)之間導(dǎo)電的重要設(shè)備.它的正常運行,直接影響電站的發(fā)電效益.三峽封閉母線的制造由江蘇大全集團(tuán)封閉母線有限公司承制,由三峽發(fā)展監(jiān)造部負(fù)責(zé)監(jiān)造.駐廠監(jiān)造監(jiān)理依據(jù)監(jiān)造合同時制造全過程實施監(jiān)督控制.通過事前控制、事中控制、事后控制有效地保證了三峽封閉母線的制造質(zhì)量.從三峽左岸和右岸電站發(fā)電運行情況看,母線滿足生產(chǎn)運行要求.

簡述了金屬波紋管的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了有限元分析在金屬波紋管設(shè)計中的應(yīng)用方法、價值和前景。

應(yīng)用msc.fatigue軟件,利用e-n曲線,以初始裂紋法為主要分析方法,對u型波紋管進(jìn)行疲勞壽命分析,得到波紋管在各種工況下的疲勞壽命,從而進(jìn)行波紋管的優(yōu)化設(shè)計。主要介紹了波紋管壽命分析的一般思路及其力學(xué)原理。經(jīng)試驗驗證:有限元法能夠很好地模擬金屬波紋管的疲勞壽命,精度也大大高于經(jīng)驗公式,同時也為波紋管壽命分析開辟了新的研究途徑。

本文建立了u形無加強(qiáng)波紋管結(jié)構(gòu)分析的有限元分析模型,并采用有限元軟件ansys對其進(jìn)行了計算。與實驗數(shù)據(jù)的對比表明所得的非線性有限元計算結(jié)果可以較好地模擬單層波紋管的載荷———應(yīng)力響應(yīng),并且對多層波紋管的結(jié)構(gòu)分析也具有一定的參考價值

三峽左岸和右岸電站20kv/26kv離相封閉母線是三峽電站主變壓器和發(fā)電機(jī)之間導(dǎo)電的重要設(shè)備。它的正常運行,直接影響電站的發(fā)電效益。三峽封閉母線的制造由江蘇大全集團(tuán)封閉母線有限公司承制,由三峽發(fā)展監(jiān)造部負(fù)責(zé)監(jiān)造。駐廠監(jiān)造監(jiān)理依據(jù)監(jiān)造合同對制造全過程實施監(jiān)督控制。通過事前控制、事中控制、事后控制有效地保證了三峽封閉母線的制造質(zhì)量。從三峽左岸和右岸電站發(fā)電運行情況看,母線滿足生產(chǎn)運行要求。

結(jié)合橋鞏水電站工程的實際情況,介紹了該電站封閉母線的主要技術(shù)問題,從選型、布置及結(jié)構(gòu)特點等方面論述了橋鞏水電站采取的技術(shù)措施。

以新疆某水電站工程中的＂卜＂形鋼岔管為例,建立三維有限元模型,通過三維有限元法驗證設(shè)計體形是否滿足鋼岔管在運行及試驗工況下的允許應(yīng)力要求。結(jié)果表明：用傳統(tǒng)規(guī)范法設(shè)計的鋼岔管體形管殼表面大部分控制點的應(yīng)力基本滿足規(guī)范要求,但是對于復(fù)雜的焊縫處來說,這里的應(yīng)力集中值無法采用傳統(tǒng)方法計算,所以原設(shè)計體形在運行工況以及試驗工況鋼岔管管壁應(yīng)力不滿足規(guī)范要求,因此,非常有必要對此類鋼岔管進(jìn)行有限元優(yōu)化分析,為今后水利工程中鋼岔管優(yōu)化設(shè)計提供借鑒思路。

波紋管為焊接金屬波紋管機(jī)械密封的關(guān)鍵零件,工作中常因反復(fù)的彈性變形而發(fā)生疲勞失效?，F(xiàn)以焊接金屬波紋管的膜片為研究對象,對s型和v型兩種膜片的應(yīng)力場和變形場進(jìn)行了詳細(xì)的有限元法分析和計算,在對兩種膜片進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上對s型膜片進(jìn)行了結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化和計算。研究結(jié)果為焊接金屬波紋管機(jī)械密封的改進(jìn)設(shè)計、提高疲勞強(qiáng)度和使用壽命提供了理論依據(jù)。

金屬波紋管的穩(wěn)定性在宇航、航空、精密儀表以及大型工程結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域?qū)儆陉P(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),而且是研究難點。為了解決這類問題,文中應(yīng)用msc.marc軟件,針對典型的u型波紋管進(jìn)行柱失穩(wěn)研究,研究其極限失穩(wěn)壓力以及變形規(guī)律等。通過試驗驗證,有限元法的分析精度優(yōu)于工程方法。將有限元法、工程設(shè)計和試驗結(jié)合應(yīng)用,共同進(jìn)行金屬波紋管柱失穩(wěn)研究,能夠顯著提高設(shè)計精度,加快研制進(jìn)程,減少研制成本,進(jìn)而提高產(chǎn)品的綜合性能與市場競爭力。

4封閉母線、插接式母線安裝 4.1適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)適用于0.4kv以下室內(nèi)一般工業(yè)及民用建筑電氣安裝工程的封閉插接母線安裝。 4.2基本規(guī)定 (1)查驗合格證、隨帶安裝技術(shù)文件、“ccc”認(rèn)證標(biāo)志及認(rèn)證復(fù)印件。 (2)外觀檢查：防潮密封良好，各段編號標(biāo)志清晰，附件齊全，外殼不變形，母線螺栓搭接 面平整、鍍層覆蓋完整、無起皮和麻面；插接母線上的靜觸頭無缺損、表面光滑、鍍層完整。 4.3施工準(zhǔn)備 4.3.1技術(shù)準(zhǔn)備 (1)熟悉圖紙資料，弄清設(shè)計圖的設(shè)計內(nèi)容，注意圖紙和產(chǎn)品技術(shù)資料提出的具體施工要求。 (2)考慮與主體工程和其他工程的配合問題，確定施工方法。 (3)技術(shù)交底。施工前要認(rèn)真聽取工程技術(shù)人員的技術(shù)交底，弄清技術(shù)要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施 工方法。 (4)必須熟悉有關(guān)電力工程的技術(shù)規(guī)范。 4.3.2設(shè)備及材料要求 (1)封閉、插接母線應(yīng)有出廠合格證

應(yīng)用大型有限元分析軟件ansys,采用棱邊有限元方法,對大電流母線橋進(jìn)行了三維渦流場的計算,得到了磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力的大小及其在母線橋中的分布規(guī)律;通過與母線橋正常運行時的實測數(shù)據(jù)對比,驗證了計算模型的有效性和計算結(jié)果的可靠性,并在此基礎(chǔ)上研究了不同工作電流、母線相間距離對磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力的影響.仿真結(jié)果表明:磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力隨著工作電流的增大而增大;減小母線相間距離使得各相母線間的電磁力增大,而箱體上的電磁力減小.

應(yīng)用msc.fatigue軟件并以應(yīng)變壽命法分析和得出了閥門用金屬波紋管在壓力、位移條件下的疲勞壽命。分析了材料的循環(huán)性能對波紋管疲勞壽命分析的影響,并且通過波紋管的疲勞壽命試驗驗證了軟件分析的準(zhǔn)確程度,從而得到精確的分析結(jié)果。

應(yīng)用ansysworkbench(awe)軟件的fatiguetool工具箱和s-n曲線,分別用goodman直線模型、gerber拋物線模型、soderberg直線模型和s-n直線模型的平均應(yīng)力修正法,對s型波紋管進(jìn)行疲勞壽命分析,得到波紋管在各種工況下的疲勞壽命,從而進(jìn)行波紋管的優(yōu)化設(shè)計。主要介紹了波紋管壽命分析的一般思路及其力學(xué)原理。經(jīng)試驗驗證:有限元法能夠很好地模擬金屬波紋管的疲勞壽命,精度也大大高于經(jīng)驗公式,同時也為波紋管壽命分析開辟了新的研究途徑。