制造技术/工艺装备
现代制造工程（ModemManufacturing Engineering）
液压胀管工艺残余接触压力分析
魏蜂
（山东理工大学机械工程学院，淄博255049）
2012年第11期
摘要：通过对AP1000型管子-管板的液压胀接过程进行分析，充分利用ANSYS软件的面-面接触单元，研究管子-管板材料、管子-管板尺寸、管孔排列方式、胀管压力、保压时闻等因素与残余接触压力之间的关系，从而为管子-管板胀接工艺
参数的确定提供理论依据。最后应用AP1000型管子进行账管实验，证明了理论计算的准确性。关键词：液压胀管：接触应力；有限元分析
中图分类号：TQ051文献标志码：B文章编号：1671—3133(2012)11-0073—04
Analysisofresidualcontactpressureduringhydraulic
expanded tube-to-tubesheet joint
Wei Zheng
(Shandong University of Technology,Zibo255049,Shandong,China)
Abstract : In order to study the residual contact pressure during hydraulic expanded tube-to-tubesheet joint,a finite element analy-sis method is proposed and plate-plate contact element is used for analyzing the hydraulie expanded process of APl000 tube-to-tubesheet. Finally,the influence factors of hydraulic expanded process is studied,and the relations between influence factors and residual contact pressure is presented, which provides theoretical base for process parameters of expanded tube-to-tubesheet joint An experiment is fulfilled on AP1000 tube-to-tubesheet, and the theoretical calculations tally with the experiment results well. Key words: hydraulic expanded tube-to-tubesheet joint ; contacting pressure; finite element analysis
0引言
液压胀管工艺过程通常分为如下三个阶段(")。 1)对管内壁加载，直至管外壁与管孔内壁相接触。2) 持续对管内壁加载，直至达到最大胀管量，完成保压过程。3)管内壁卸载，直至管内壁账管压力为零。
加载、保压完成后，管子产生严重的塑性变形，管板则主要处于弹性变形状态。卸载后，由于管板弹性回复，将管子压紧形成胀管接头。在胀管工艺过程中，残余接触压力是衡量液压胀管质量和可靠性最重要的力学参量(2)，它与拉脱力及密封性都有直接关系，足够的残余接触压力是保证关节紧密性和强度的关键。为对液压胀管性能进行研究，应主要分析胀管过程中各影响因素对管子与管板之间残余接触压力的影响。液压胀管是一个涉及几何非线性和材料非线性的复杂力学间题[3)，本文对AP1000型管子-管板的残余接触压力进行分析，确定液压胀管过程中的相关工艺参数，这些对液压胀管具有重要的工程意义和
参考价值。万方数据
液压胀管有限元分析 1
国内外许多专家学者已经利用有限元软件对液压胀管间题进行了研究[47]，如Chaaban和Wilson等人分别对管子与管板的胀接过程进行了模拟。与其他有限元软件相比，ANSYS软件的面-面接触单元不受刚体表面形状和初始渗透限制，可处理带滑动或摩擦的大变形间题，并支持高阶和低阶单元*)，因此能解决大变形、大应变和应力刚化等儿何非线性问题。本文利用ANSYS软件对液压胀管过程进行有限元分析。
1.1模型建立
通常用于分析胀管过程的管孔分布形式有正方形和三角形两种19)。对应于正方形分布胀管模型为单孔，胀管过程中，胀接压力均布于管子内壁。对应于三角形分布的胀管模型有七孔、十九孔两种，如图 1、图2所示。
用于蒸汽发生器的AP1000型管子数目多、排列不规则，宜采用三角形分布。由于，十九孔模型计算
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