In mechanischen Simulationssimulationen werden Ausdehnungsausgleichsvorrichtungen wie Federungssysteme modelliert, indem die Bewegung entlang einer bestimmten Richtungsachse, typischerweise der vertikalen Achse (Z), explizit zugelassen wird. Anstatt starre Verschiebungseinschränkungen anzuwenden, die die Ausrüstung fixieren, wird das Finite-Elemente-Modell so definiert, dass es eine freie Translation in dieser Richtung zulässt, um die physikalische Realität nachzuahmen.
Durch die Entfernung starrer Einschränkungen an der Aufhängungsachse simuliert das Modell genau die Fähigkeit der Ausrüstung zur "Selbstkompensation". Dies stellt sicher, dass die berechneten thermischen Spannungen die tatsächliche Entlastung widerspiegeln, die das Aufhängungssystem während des Betriebs bietet.
Die Mechanik der Simulation
Definition der Bewegungsachse
Um das Verhalten von Hochtemperaturausrüstung zu replizieren, muss die Simulation die Richtungsfreiheit berücksichtigen.
Im Finite-Elemente-Modell werden die Randbedingungen für die Federung so eingestellt, dass sie die Bewegung speziell entlang der vertikalen Z-Achse zulassen. Dies unterscheidet die Aufhängepunkte von festen Ankerpunkten, die sonst jede Bewegung einschränken würden.
Entfernung von Verschiebungseinschränkungen
Der Schlüssel zu einer genauen Modellierung ist das Fehlen künstlicher Einschränkungen.
Die Simulationskonfiguration muss sicherstellen, dass auf der aktiven Achse der Aufhängung keine Verschiebungseinschränkungen auferlegt werden. Dies verhindert, dass das mathematische Modell künstliche Reaktionskräfte erzeugt, die im realen physikalischen System nicht vorhanden wären.
Validierung der thermischen Spannungsentlastung
Simulation der Selbstkompensation
Hochtemperaturausrüstung dehnt sich beim Erhitzen natürlich aus.
Durch die Modellierung der Aufhängung als bewegliche Grenze erfasst die Simulation die Fähigkeit der Ausrüstung zur Selbstkompensation. Dies bestätigt, dass sich die Ausrüstung ausdehnen kann, ohne übermäßige interne Spannungen zu erzeugen, die auftreten würden, wenn sie starr fixiert wäre.
Vergleich mit realen Daten
Die Zuverlässigkeit der Simulation hängt von der Überprüfung ab.
Ingenieure bewerten die Wirksamkeit des Modells, indem sie die simulierten Verschiebungswerte direkt mit tatsächlichen Betriebsdaten vergleichen. Wenn sich die Simulation genauso bewegt wie die reale Ausrüstung, gilt das Modell als gültiger Prädiktor für die Entlastung thermischer Spannungen.
Verständnis der Kompromisse
Die Notwendigkeit genauer Eingaben
Obwohl dieser Modellierungsansatz realistisch ist, beruht er stark auf der Qualität der Randbedingungen.
Wenn die Bewegungsachse falsch definiert ist oder wenn Reibung ignoriert wird, wo sie nicht ignoriert werden sollte, wird das Modell die wahre Spannungsverteilung nicht vorhersagen können.
Empfindlichkeit gegenüber Betriebsdaten
Der Validierungsprozess ist nur so gut wie die verfügbaren Felddaten.
Da das Modell durch den Abgleich mit tatsächlichen Betriebsdaten validiert wird, können Fehler bei der Feldmessung zu einer falschen Sicherheit hinsichtlich der Sicherheit der Simulationsergebnisse führen.
Sicherstellung der Simulationsgenauigkeit
Um die Ausdehnungskompensation in Ihren Projekten effektiv zu modellieren:
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Spannungsanalyse liegt: Stellen Sie sicher, dass Ihre Randbedingungen die Bewegung entlang der vertikalen Z-Achse strikt zulassen, um künstlich aufgeblähte Spannungswerte zu vermeiden.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Modellvalidierung liegt: Kalibrieren Sie Ihre Simulation, indem Sie die Parameter iterativ anpassen, bis die simulierten Verschiebungen mit Ihren aufgezeichneten Felddaten übereinstimmen.
Eine genaue Modellierung erfordert die Behandlung der Aufhängung nicht als feste Stütze, sondern als dynamische Komponente, die mit der Ausrüstung "atmet".
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Simulationsmethode | Auswirkung auf die Genauigkeit |
|---|---|---|
| Art der Einschränkung | Entfernung starrer Verschiebungseinschränkungen | Verhindert künstliche Reaktionskräfte |
| Achsendefinition | Explizite Freiheit der vertikalen Z-Achse | Nachahmt physikalische Selbstkompensation |
| Verifizierung | Vergleich mit Felddaten zur Verschiebung | Validiert reale Spannungsentlastung |
| Schlüsselergebnis | Genaue thermische Spannungsverteilung | Gewährleistet Sicherheit und Langlebigkeit der Ausrüstung |
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Referenzen
- Nenghong Zheng, Ye Chen. Numerical Simulation Research on Screen Superheater of Supercritical Circulating Fluidized Bed Boiler. DOI: 10.54691/czsm3b20
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Kintek Furnace Wissensdatenbank .
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