本文選題：脹接成形 + 機(jī)械脹接��； 參考：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：機(jī)械脹接是利用模具在管中的推進(jìn),使換熱管脹大,實(shí)現(xiàn)換熱管和翅片連接的一種成形工藝。由于其工藝簡(jiǎn)單,便于大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn),管-翅連接強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),在換熱器制造中獲得廣泛的應(yīng)用。由于脹接行程的限制,目前機(jī)械脹接工藝多用在小型換熱器的生產(chǎn)中。機(jī)械脹接工藝在大型換熱器生產(chǎn)中的應(yīng)用一直是該領(lǐng)域的難點(diǎn)及熱點(diǎn)之一。本文通過(guò)有限元仿真和試驗(yàn)的方法,對(duì)大型管-翅式換熱器的機(jī)械脹接工藝進(jìn)行研究。本文基于彈塑性力學(xué)理論,對(duì)換熱管的脹接過(guò)程進(jìn)行了解析分析,推導(dǎo)了換熱管與翅片之間的殘余接觸壓力以及脹接驅(qū)動(dòng)力的解析解。建立了含支撐板結(jié)構(gòu)的大型換熱器的機(jī)械脹接工藝的有限元模型,并對(duì)脹接成形進(jìn)行仿真計(jì)算。分析了脹接驅(qū)動(dòng)力、換熱管參數(shù)的變化、翅片的倒伏規(guī)律以及翅片最易損壞的位置,分析了支撐板的存在對(duì)翅片變形的影響,研究了支撐板的彎曲變形情況及原因;通過(guò)對(duì)對(duì)多個(gè)換熱管脹接的仿真,研究了相鄰換熱管脹接對(duì)中間換熱管的影響;研究了模具幾何形狀對(duì)脹接成形的影響,并對(duì)脹接工藝進(jìn)行優(yōu)化。分別通過(guò)解析方法和數(shù)值模擬的方法對(duì)脹接桿的臨界壓力進(jìn)行了計(jì)算,并對(duì)解析計(jì)算公式進(jìn)行了修正。將計(jì)算獲得的脹接驅(qū)動(dòng)力與脹接桿的臨界壓力進(jìn)行比較,提出脹接生產(chǎn)中可能會(huì)出現(xiàn)脹接桿失穩(wěn)破壞的情況,并提出改進(jìn)意見(jiàn)。利用換熱器試樣做了脹接實(shí)驗(yàn),測(cè)量了脹接驅(qū)動(dòng)力,以及脹接前后換熱管內(nèi)徑、壁厚、管長(zhǎng)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:Mechanical expansion joint is a kind of forming technology which can make the heat exchanger tube swell and realize the connection between the heat exchanger tube and the fin by the push of the die in the tube. It has been widely used in heat exchanger manufacturing because of its simple process, convenient for large-scale automatic production and high strength of tube-fin connection. Due to the limitation of expansion stroke, the mechanical expansion process is widely used in the production of small heat exchangers. The application of mechanical expansion process in the production of large heat exchangers has been one of the difficulties and hot spots in this field. In this paper, the mechanical expansion process of large tube-fin heat exchanger is studied by means of finite element simulation and test. Based on the theory of elastoplastic mechanics, the expansion process of heat exchanger pipe is analytically analyzed, and the analytical solutions of the residual contact pressure and the driving force of expansion joint between the heat exchanger tube and the fin are derived. The finite element model of mechanical expansion process for large heat exchangers with supporting plate structure is established, and the simulation of expansion joint forming is carried out. The driving force of expansion joint, the change of heat transfer pipe parameters, the law of fin lodging and the most vulnerable position of fin are analyzed. The influence of the existence of supporting plate on the deformation of fin is analyzed, and the bending deformation and reason of supporting plate are studied. Through the simulation of the expansion joint of several heat transfer pipes, the influence of the expansion joint of the adjacent heat exchanger tube on the intermediate heat transfer tube is studied, and the influence of the die geometry on the forming of the expansion joint is studied, and the expansion process is optimized. The critical pressure of expansion rod is calculated by analytical method and numerical simulation method, and the analytical formula is modified. By comparing the calculated expansion driving force with the critical pressure of the expansion rod, it is pointed out that the instability and failure of the expanded joint rod may occur in the expansion joint production, and some suggestions for improvement are put forward. In this paper, the expansion test of heat exchanger specimen was carried out, the driving force of expansion joint was measured, and the changes of inner diameter, wall thickness and tube length of heat exchanger before and after expansion were measured. The experimental results verify the accuracy of the finite element model.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ051.5

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