王静姝，钱才富

(北京化工大学 机电工程学院，北京 100029)

0 引言

因工艺和节能需要，换热器广泛使用于石油化工、能源、制药等领域，其中管壳式换热器应用最多[1-2]。由于管壳式换热器结构复杂、载荷工况多，越来越多地采用有限元方法进行换热器的强度设计[3-5]。在管壳式换热器中，换热管与管板有多种连接方式，包括焊接、胀接以及胀焊并用，而焊接又有多种焊接接头形式，胀接的长度也不尽相同，因此,如何合理模拟换热管与管板的连接，是采用有限元方法对管壳式换热器进行数值分析所需要面对和解决的问题[6]。

杨良瑾等[7]采用有限元分析研究管板与换热管连接接头焊缝的峰值应力状况，对4种管板与管子连接接头焊缝的高应力进行了计算比较，提出了一种受力最佳、可避免疲劳分析且合理的管板及其换热管连接结构。Wang等[8]以接头平均残余接触压力为评价连接强度的指标,分析了管孔槽宽度、深度、位置和间距等几何尺寸对连接强度的影响,给出了推荐采用的理想管孔槽结构。于洪杰等[9]建立液压胀接接头三维有限元模型,研究接头间的残余接触压力分布特点,寻求能反映接头密封性能的力学参数,建立防止泄漏的密封判据,并在初步参数分析的基础上给出所需胀接压力的计算公式。刘斌等[10]对某大型固定管板换热器，利用粗模型确定了管板布管区换热管与管板连接区的最大应力强度位置，进而建立了该位置换热管与管板详细连接结构的子模型,以得到此区域更为真实的应力分布。……