空压机的制冷管的数据解析

　经过40多年的发展，已使有限元方法形态相当丰富，理论相当完善。以现代力学为基础、以计算机仿真为手段、以优化为目的、以有限元分析为核心的CAE现代工程技术得到迅速发展，在新产品的研制过程中，它不仅降低产品的研制成本、提高产品设计的可靠度，而且可以利用计算机仿真技术，运用物理模型和数学模型代替实际系统进行实验和研究，在新产品的设计阶段就可以实现对其性能的预测，从而大幅度的缩短产品的开发周期。目前，高级的CAE通用和专用的有限元分析软件有NASTRAN、ANSYS、MSCMARC、ABAQUS和ALGOR等。

　　问题描述40MPa高压空气压缩机末级冷却器为管壳式结构，气走管程，水走壳程。冷却管选用BFe30-1-1铜管，规格为<16×415.冷却管内壁温度为130℃，冷却管外壁温度为80℃。冷却管的设计压力为40MPa（G），液压强度试验压力为60MPa（G）。铜管材料的弹性模量E为11471×105MPa，材料的泊松比为01286，材料的热导率为010294W/（mm℃），热膨胀系数为-1612×10-61/℃，参考温度为20℃。问题是采用有限元分析方法分别从温度载荷、工作载荷以及温度和工作载荷耦合等不同状态，对高压冷却管设计进行强度校核。

　　有限元模型的建立高压冷却管有限元模型的建立需要完成以下主要内容：设置工作目录、指定作业名称和分析标题高压冷却管的热应力分析；定义图形界面过滤参数，选择热力学（Thermal），完成分析范畴的指定；在单位的选择方面，只要保证输入所有数据的单位都是目前使用的同一套单位制里的单位就可以；定义单元类型，选择实体（Solid）中的6节点三角形二维实体单元，即Plane35单元，设定选项（Plane35单元Options）中K3为平面问题（Plane）；定义材料的热传导系数KXX=010294；建立冷却管横截面几何模型，其中外半径8、内半径315，并利用MeshTool进行网格划分，其中将单元总体（Global）边长设置为014.高压冷却管有限元模型如所示。

　　冷却管只承受内压时的结构应力分析为了便于分析气体力、温差载荷对冷却管的影响，下面列出冷却管仅承受气体力时应力分布图，其中最高工作压力状态的分析结果如和所示；60MPa液压强度试验状态分析结果如和0所示。

　　目前各种通用和专用的有限元分析软件，以其独特的功能，给工程技术人员提供了友好的操作平台，有限单元法的整个分析过程，如结构的离散化、单元分析、整体分析等完全包含在分析软件中，操作者只要顺利完成分析问题的建模、加载等关键过程，就可以相对容易的求得自己需要的结果。在复杂结构的受力分析中，特别在结构的各种动态响应分析中，有限元分析软件的应用显得更为便捷。