1.3 平面彈性管束固有特性數(shù)值計(jì)算

1.3.1 幾何模型及參數(shù)

參照?qǐng)D1-3所示結(jié)構(gòu)形式，利用ANSYS軟件構(gòu)建平面彈性管束的結(jié)構(gòu)三維實(shí)體模型，管束部分的材料為銅，連接體材料為Q235，兩種材料的相關(guān)材料屬性及結(jié)構(gòu)尺寸見表1-2和表1-3。

表1-2 平面彈性管束的材料屬性

表1-3 平面彈性管束的結(jié)構(gòu)尺寸

在ANSYS中建立平面彈性管束有限元模型時(shí)，銅管壁厚較小，選用板殼單元Shell93建模，連接體結(jié)構(gòu)相對(duì)厚度較大，選用六面體實(shí)體單元Solid45建模。由于彈性管束在A、B兩端與管程進(jìn)、出水管之間采用螺紋連接，并輔設(shè)有鋼制接頭，對(duì)管束起到支撐加固作用，可看作近似于剛性連接。因此，設(shè)置邊界條件時(shí)，對(duì)A、B兩端面采用固支邊界條件，劃分網(wǎng)格得到的有限元模型如圖1-9所示。

圖1-9 平面彈性管束結(jié)構(gòu)的有限元模型

在平面彈性管束計(jì)算實(shí)例選擇上，根據(jù)工程實(shí)際中已有管束尺寸，管束外徑分別選擇10mm、7mm和4mm，管束壁厚分別為1.5mm、1.5mm和1mm，對(duì)于以上三種外徑管束，在殼體外徑分別為300mm和500mm（殼體壁厚都取為10mm）的兩種換熱器下，分別確定傳熱元件四根管束的彎曲半徑R₁、R₂、R₃、R₄以及兩個(gè)連接體的尺寸（見表1-4），計(jì)算六種平面彈性管束的固有特性。

表1-4 六種平面彈性管束結(jié)構(gòu)的具體尺寸參數(shù)（單位：mm）