МЕХАНИКА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ДЛЯ ПЛАСТИННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ГАСКЕТ-1
абстрактный
Пластинчатый теплообменник состоит из ряда тонких гофрированных пластин с отверстиями для двух теплообменных жидкостей. Пластины собраны в стопку с резиновой прокладкой между каждой пластиной. Из-за давления сборки и высокой рабочей температуры в пластинчатом теплообменнике прокладки иногда имеют тенденцию к растрескиванию.
Эта работа оценивает и реализует модели разрушения для резины в FE-приложениях. Это включает в себя проведение лабораторных испытаний для определения характеристик материала для двух резиновых материалов, поддержки, а также проверки моделирования FE. Представлены эксперименты с использованием образцов для испытаний на чистый сдвиг, и метод испытаний на чистый сдвиг отражает истинное состояние скважины с прокладкой.
Критерий энергии разрыва тщательно оценен и сделан вывод, что он не подходит для длины трещины менее 5 мм. Следовательно, наличие мелкомасштабных трещин (неровностей материала) размером около 50 мкм не подтверждается ни критерием энергии разрыва, ни каким-либо другим критерием разрушения, оцененным в данной работе.
Анализы напряжения EPDM-прокладки выполняются в ABAQUS, показывая, что максимальное основное напряжение Коши достигает уровня 9,5 МПа при температуре 130 ° C. Следовательно, прочность материала превышена, и механика разрушения исключается как основной фактор, влияющий на разрыв прокладок.
1. История
В пластинчатом теплообменнике материал прокладки и пластины вместе с геометрической формой прокладки и геометрией канавки прокладки являются критическими факторами для производительности пластинчатого теплообменника. В целях улучшения характеристик уплотнения, а также сокращения времени в процессе проектирования, Альфа Лаваль начала использовать анализ методом конечных элементов в качестве инструмента при разработке новых конструкций и для модификации существующих продуктов.
Данная магистерская работа является продолжением предыдущей магистерской работы, FE-анализ на прокладке пластинчатого теплообменника [6]. Заключительные замечания в этой работе показали, что уровни напряжений, не одни, могут привести к разрушению прокладок. Поэтому объяснения отказа прокладки ищут в других местах, исследуя, является ли механика разрушения основным фактором в решении проблемы.
2 Резина эластичность
Эта глава основана на тезисе «Моделирование упругости и демпфирования заполненных эластомеров», написанном П. -Е. Austrell, [2].
Каучуки являются высоко нелинейными материалами, и простое линейное упругое соотношение напряжение-деформация с постоянным модулем Юнга E не может быть применено. Таким образом, необходимо описать поведение материала с использованием некоторой другой математической модели, в частности, упругости. Основополагающее отношение для гиперэластичного материала, так же как и линейного упругого материала, определяется как отношение между полным напряжением и общим напряжением.
Плотность энергии деформации в этом случае играет центральную роль в определении основного соотношения для резиновых материалов. Напряжения определяются производными функции плотности энергии деформации W, которая является функцией инвариантов деформации.
Двумя распространенными формами функции энергии деформации W, реализованными в большинстве общих программ конечных элементов, является модель Нео-Гука, т.е.
и модель Йео, т.е.
Параметры упругости C10, C20, C30 являются константами, которые описывают поведение гиперэластичного материала в FEanalyses.
