段明德,盛青志,张壮雅,刘静波

（河南科技大学机电工程学院,河南 洛阳471003）

1 引言

换热器是一种将热流体的多余热能传递给冷流体的装置，在工业、化学、能源及其它很多领域中占有重要地位。换热管和管板的连接方式对换热器的质量有很大影响，常用的有焊接、胀接和胀焊结合，其中胀接又包括机械胀接、液压胀接及爆炸胀接等［1-3］。液压胀接过程对换热管及管板没有机械损伤，施载压力大小和胀接长度能自由调节，胀接步骤简单等优点得到广泛的应用［4-6］。胀接阶段随着施加载荷的作用换热管开始发生变形，直到换热管和管板孔相互贴合，继续增大胀接压力，管板也会发生弹性或者塑性变形，胀接压力卸载以后，换热管和管板发生不完全弹性回弹，这一阶段换热管和管板孔始终因残余接触应力而贴合，满足胀接结果所需要的密封要求和抗拉要求。因此，换热管的残余接触应力对胀接结果的好坏有较大的影响［7-11］。

针对换热器胀接后，换热管-管板的残余接触应力较小以及胀接压力过大时出现换热管胀裂的问题，目前国内外学者进行了比较深入的研究，文献［12］建立一个解析模型来预测液压胀接接头的残余接触压力，并对有限元结果进行比较。文献［13-15］用二维有限元的方法研究了换热管伸出长度、换热管-管板的初始间隙胀接的影响。文献［16］通过蒸汽发生器液压胀管的数值模拟研究，得出残余接触应力随施载的增大而增大。这些研究主要是针对普通的换热管和管板，且主要用简化的力学解析法和简单的二维有限元法进行研究。……