金属学报  2007, Vol. 43 Issue (5): 539-545

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不锈钢板翅结构蠕变的有限元分析

蒋文春；巩建鸣；陈虎；涂善东

南京工业大学机械学院高温研究室

Finite Element Analysis of Creep for Micro Stainless Steel Plate-fin Heat Exchanger

Wen-Chun JIANG

南京工业大学机械学院高温研究室

蒋文春; 巩建鸣; 陈虎; 涂善东 . 不锈钢板翅结构蠕变的有限元分析[J]. 金属学报, 2007, 43(5): 539-545 .
, , , . Finite Element Analysis of Creep for Micro Stainless Steel Plate-fin Heat Exchanger[J]. Acta Metall Sin, 2007, 43(5): 539-545 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(426 KB)   摘要: 基于有限元软件ABAQUS，利用Norton蠕变本构关系，根据铸态镍基钎料BNi-2和0Cr18Ni9不锈钢母材的蠕变材料参数，对采用钎焊结构的微型不锈钢板翅式换热器进行整体600℃下的蠕变变形有限元分析，得到10万小时后的蠕变变形分布规律，预测到板翅式换热器在高温下的变形和危险位置。结果表明，由于钎料和母材力学性能参数的不匹配，钎焊过程中在接头处产生了较大的残余应力，对钎焊接头的蠕变变形产生较大影响。在钎角处，蠕变应变和应力较大，且分布不均匀，界面应力应变分布呈不连续和不协调特性，对蠕变失效的影响较大。 关键词 ： 板翅结构,  钎焊,  残余应力     Abstract：According to Norton Creep Constitutive Equation and creep parameters of as-cast Ni-based BNi-2 filler and 0Cr18Ni9 stainless steel, 100 thousand hours creep analysis for Micro Plate-fin Heat Exchanger made of stainless steel was carried out by ABAQUS finite element code. The creep strain and stress distribution of overall Micro Plate-fin Structure was obtained. The creep deformation and the most dangerous position at high temperature were predicted. Due to the mismatch of mechanical property between brazing filler metal and base metal, the welding residual stress was generated inevitably during the brazing process, which has great influence on the creep deformation and life. Especially in the fillet, the creep strain and stress distribution is inhomogeneous and concentrated. In the interface, the stress and strain show discontinuous and uncoordinated, which have great effect on creep failure. Key words： Plate-fin structure    Brazing    Residual Stress    Creep 收稿日期: 2006-09-20      ZTFLH:  TG111.8   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 蒋文春 巩建鸣 陈虎 涂善东 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2007/V43/I5/539 [1] Oyakawa K, Islam Y. J Therm Sci, 2006; 15: 145 [2] Tutar M, Akkoca A. Numer Heat Transfer, 2004; 46: 301. [3] Li W J, Zhou Y Z. Int J Heat Mass Transfer, 2006; 49: 1667 [4] Franco A, Giannini N. Appl Thermal Eng, 2005; 25: 1293 [5] Chen H, Gong J M, Tu S T. In: Sih G C, Tu S T, Wang Z D, eds., Multiscale Damage Related to Environment Assisted Cracking, Zhengzhou: East China University of Sci-entic and Technology Press, 2005: 145 [6] Wang F J, Qian Y Y, Ma X. Acta Metall Sin, 2005; 41: 775 (王凤江,钱乙余,马鑫．金属学报,2005;41:775) [7] Feng X S, Chen Y B, Li L Q. Acta Metall Sin, 2006; 42: 882 (封小松,陈彦宾．李俐群．金属学报, 2006;42:882) [8] Wu C Z, Chen J, Chen H N, Lin Q H. Trans Chin Weld Inst, 2006; 27(1): 93 (吴昌忠,陈静,陈怀宁,林泉洪．焊接学报,2006;27(1): 93) [9] Mackerle J. Modell Simul Mater Sci Ehg, 2002; 10: 637 [10] Nowacki J, Kawiak M. J Mater Process Technol, 2004; 157: 584 [11] Bach F W, Weinert K, Deisser T A. Adv Eng Mater, 2004; 6: 153 [12] Rathbun H J, Wei Z, He M Y. Zok F W, Evans A G, Sypeck D J, Wadley H N G. J Appl Mech-Trans ASME, 2004; 71: 368 [13] Hyde T H, Becker A A, Sun W, Williams J A. Int J Pressure Vessel Piping, 2006; 83: 853 [14] Becker A A, Hyde T H, Sun W, Andersson P. Comput Mater Sci, 2002; 25(1-2): 34 [15] Shi J, Tu S T, Gong J M. Mater Mech Eng, 2005; 29(7): 20 (史进,涂善东,巩建鸣．机械工程材料, 2005;29(7):20) [1] 毕中南, 秦海龙, 刘沛, 史松宜, 谢锦丽, 张继. 高温合金锻件残余应力量化表征及控制技术研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1144-1158. [2] 杜金辉, 毕中南, 曲敬龙. 三联冶炼GH4169合金研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1159-1172. [3] 李时磊, 李阳, 王友康, 王胜杰, 何伦华, 孙光爱, 肖体乔, 王沿东. 基于中子与同步辐射技术的工程材料/部件多尺度残余应力评价[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1001-1014. [4] 张开元, 董文超, 赵栋, 李世键, 陆善平. 固态相变对Fe-Co-Ni超高强度钢长臂梁构件焊接-淬火过程应力和变形的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1633-1643. [5] 王重阳, 韩世伟, 谢峰, 胡龙, 邓德安. 固态相变和软化效应对超高强钢焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1613-1623. [6] 卢海飞, 吕继铭, 罗开玉, 鲁金忠. 激光热力交互增材制造Ti6Al4V合金的组织及力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(1): 125-135. [7] 吴进, 杨杰, 陈浩峰. 纳入残余应力时不同拘束下DMWJ的断裂行为[J]. 金属学报, 2022, 58(7): 956-964. [8] 张新房, 向思奇, 易坤, 郭敬东. 脉冲电流调控金属固体中的残余应力[J]. 金属学报, 2022, 58(5): 581-598. [9] 苏凯新, 张继旺, 张艳斌, 闫涛, 李行, 纪东东. 微弧氧化6082-T6铝合金的高周疲劳性能及残余应力松弛机理[J]. 金属学报, 2022, 58(3): 334-344. [10] 骆文泽, 胡龙, 邓德安. SUS316不锈钢马鞍形管-管接头的残余应力数值模拟及高效计算方法开发[J]. 金属学报, 2022, 58(10): 1334-1348. [11] 李索, 陈维奇, 胡龙, 邓德安. 加工硬化和退火软化效应对316不锈钢厚壁管-管对接接头残余应力计算精度的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(12): 1653-1666. [12] 赵旭,孙元,侯星宇,张洪宇,周亦胄,丁雨田. 取向偏差对镍基单晶高温合金钎焊接头组织与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(2): 171-181. [13] 姜霖, 张亮, 刘志权. Al中间层和Ni(V)过渡层对Co/Al/Cu三明治结构靶材背板组件焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(10): 1433-1440. [14] 毕中南,秦海龙,董志国,王相平,王鸣,刘永泉,杜金辉,张继. 高温合金盘锻件制备过程残余应力的演化规律及机制[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1160-1174. [15] 秦海龙,张瑞尧,毕中南,杜洪标,张金辉. GH4169合金圆盘时效过程残余应力的演化规律研究[J]. 金属学报, 2019, 55(8): 997-1007. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed