锌液冷却管热应力有限元分析

摘要

锌液冷却管是用20号无缝钢管弯制而成,在锌液的冷却过程中容易出现裂纹,使用寿命短.针对锌液冷却管材料特性和工作环境,利用ANSYS有限元分析软件建立了冷却管的温度-应力耦合分析的三维有限元模型.冷却管的传热特性随温度变化而变化,故采用非线性分析法分析其传热特性.通过计算分析,得到冷却管的热应力分布图及其分布规律,找出冷却管危险截面的位置.研究结果表明:弯管部分的等效应力比直管部分的等效应力大;对于整个弯曲部分,其内壁的等效应力大于外壁的等效应力.最大等效应力点在弯管与直管的连接处偏向弯管侧;冷却管在工作过程中存在显著的热应力,导致其爆裂失效,为研究冷却管的寿命提供了参考.