[发明专利]一种空气换热器管束疲劳寿命评估方法

摘要

本发明公开了一种空气换热器管束疲劳寿命评估方法，属于疲劳强度领域。所述方法具体为：步骤一，建立空气换热器三维有限元计算模型；步骤二，通过数值计算，获得壳程流体的速度分布和压力分布，以及管板和管束的温度分布；步骤三，将步骤二获得的结果作为边界条件施加到三维有限元计算模型中进行耦合计算，获得空气换热器应力分布和应变分布，进而根据应变分布得到空气换热器管束危险部位的最大当量塑性应变范围Δε_pmax；步骤四，先获得试样材料的疲劳寿命，再由试样材料的疲劳寿命乘以安全系数得到空气换热器管束寿命。所述方法评估结果可靠、逻辑清楚、检测手段、方法简单，可以对空气换热器管束的寿命进行评估。

主权项

一种空气换热器管束疲劳寿命评估方法，其特征在于，所述方法步骤如下：步骤一，建立空气换热器三维有限元计算模型；具体为：先建立空气换热器的三维模型，再对所述三维模型进行网格划分，获得空气换热器三维有限元计算模型；步骤二，数值计算(1)对空气换热器壳程流场进行数值计算，获得壳程流体的速度分布和压力分布；(2)对空气换热器进行温度场数值计算，获得空气换热器管板和管束的温度分布；步骤三，耦合计算将步骤二获得的速度分布、压力分布、温度分布作为边界条件施加到三维有限元计算模型中进行耦合计算，获得换热器应力分布和应变分布，根据应变分布得到空气换热器管束危险部位的最大当量塑性应变范围Δε_pmax；步骤四，空气换热器管束疲劳寿命评估具体为：寿命评估采用Manson－Coffin公式中的应变法，具体公式为：Δε_p·N_f^a＝C             (1)其中：Δε_p为塑性应变范围；N_f为试样材料的疲劳寿命；a、C分别为材料常数；对上式两边取对数整理得：${\mathrm{logN}}_f=\frac{1}{a}(\log C-{\mathrm{log\Δ\ϵ}}_p)---\left(2\right)$由上式看出取对数后，塑性应变范围Δε_p与疲劳寿命N_f成线性关系；将步骤三计算得到的空气换热器管束的最大当量塑性应变范围Δε_pmax带入式(2)中，得到试样材料的疲劳寿命N_f，由试样材料的疲劳寿命N_f乘以安全系数计算得到空气换热器管束寿命。