如圖(tú)3-1所示,試驗箱(xiāng)箱體內框架主體(tǐ)采用不鏽鋼材質,保證在高、低溫交變環境下(xià)保持機械性能基(jī)本不衰減。內框架的主體承重結構由100mmx100mm的方型鋼組成,包括豎梁與橫梁,相互垂直(zhí)交叉焊接(jiē)固定形成立方(fāng)網架結(jié)構。高低溫試驗箱箱體(tǐ)的密(mì)封麵板嵌入立方網(wǎng)架結(jié)構的網格中(zhōng),麵(miàn)板邊緣與立方網架(jià)通過(guò)焊接形式連接,形成密封麵;密封麵板采用波紋板形式,可為整體內框架提供一定的剛性,並具有耐受高低溫環境(jìng)的功能。試驗箱體內框架的地麵部分則采用平板,保證地麵平順性。該種結構形式既能(néng)使試驗箱體內框架具有良好的剛性,又能保證內框架的輕質,降低試驗空間內(nèi)的(de)附加熱容。
在試(shì)驗係統的運行過程中,箱(xiāng)體內外的換熱熱流方向為薄壁麵板的法向方向,且不鏽鋼導熱係數較大,因此(cǐ)內框架主體可(kě)視為等溫(wēn)體。薄壁(bì)麵板的結構設計可有常用兩種可選結構形式:直角波紋,三角波紋,其截麵(miàn)形(xíng)式如圖3-2所示。
當(dāng)內框架的麵板分別采用直角波紋、三角(jiǎo)波紋的結構形(xíng)式時,其主要結構參數見表(biǎo)3-1所示:
如圖3-3所(suǒ)示,當試驗箱體承受170℃高溫環境與機械荷(hé)載的複合作用下,會發生相應形變,並產生應力。內框架的(de)形變發生在箱體內框架的側麵(miàn),約為(wéi)28mm,由(yóu)箱體內部的正壓使內框架側麵向外彎曲引起。內(nèi)框架頂部則為向箱體內彎曲的型態,形變約為12mm, 由溫度載荷與機械載荷共同引(yǐn)起。內框架主體的von-mises應力約為120MPa,符合不鏽(xiù)鋼材料的許用應力範圍(wéi)。以下分析麵板(bǎn)結構形式對箱體內(nèi)框架主體的影響。在相同的麵板厚度、結構參數(shù)以及荷載情況下,采取上述兩種(zhǒng)麵板結構形式的內框架的機(jī)械響應計算結果見表3-2所示:
由於(yú)采用三角波紋與(yǔ)直角波紋麵板結構的內框架計算結果相(xiàng)近,我們(men)有必要研究在整個試驗係(xì)統工作溫度範圍中內框架結構的機械(xiè)響應情況。
如圖3-4所示,空心、實心的點分別代表三角形波紋、直角波紋對應的狀態;
max, up, side則(zé)分別代表整體形變,頂部(bù)形變(biàn),側麵形變。當箱體(tǐ)工作環境溫(wēn)度從20℃下降至-120℃過程中,內框架的形變逐漸增加直到峰(fēng)值。采用三角波紋結構與直角波紋結構(gòu)的內框架形變峰值(zhí)分別為46mm與40mm,形變(biàn)處均(jun1)位於試驗(yàn)箱體(tǐ)內框架頂麵。在(zài)箱體工作在溫(wēn)度下限-120℃時,內(nèi)框架受冷收(shōu)縮使頂麵位置下沉,與試驗箱體所受的重力載荷共同作用,使內框架頂麵的形變達到(dào)全工況值。在同樣(yàng)的降溫過(guò)程中,內框架壁麵形(xíng)變增(zēng)加幅度較小,形變峰值在20mm左右,其中采用(yòng)直角波紋結構(gòu)的內框架形變略小於三角波紋的情況。當箱體工作溫度範圍為20℃~70℃時,內框架的形變在這一一溫度區(qū)間內變化不大,維持在20mm -25mm區間內;形變的(de)發生位置從內框(kuàng)架項麵向側麵轉移,頂(dǐng)麵的形(xíng)變不斷減小。當箱體工作(zuò)溫(wēn)度從70°C繼續增(zēng)加(jiā)至170℃時(shí),內框架(jià)頂麵的形變繼續減小(xiǎo)直至在120C達到值3mm以內,之後隨著(zhe)溫度上(shàng)升繼續增大(dà)。在70℃~170℃溫度變化區間內,內框(kuàng)架的(de)形變隨溫度增加不斷增(zēng)大,增大幅度小(xiǎo)於降溫工況。該(gāi)升溫階段內框架的形變發生在壁麵,其峰值為27mm。備案號:粵ICP備11018191號
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