基于ANSYS的冷却器管板胀接有限元分析

程双胜 程超 邱兆义

（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉 430064）

1 概论

近些年来，由于电机功率的不断提升，发热量也相应增加，因此需要与之配套的冷却设备——电机冷却器[1]。而冷却器中换热管与管板、翅片的连接好坏直接影响到换热器的性能和电机的使用安全。其中胀接是一种常用的连接方法，目前常用的胀接方式有机械胀接[4]、液压胀接、橡胶胀接和爆炸胀接等。机械胀接由于成本低，设备简单而被电机冷却器专业厂家广泛使用。胀接过程中关键是胀后拉脱力、接触面压力和残余应力的大小控制，由于机械胀接没专用的传感装置检测其胀紧程度，接触面压力和残余应力的大小，仅凭工程人员初步计算和长期经验的积累，存在一定的局限性。因此，本文利用 ANSYS模拟实际胀接过程中接触面压力及变形情况，取不同胀接头尺寸进行模拟分析，分析确定了一个较合适的胀接头尺寸，为工程实际提供理论试验依据，减小试胀次数和时间，节约了初始投资成本。

胀接过程其实是一种高度非线性[5]接触的过程。接触是一种常见的物理现象，是常见的非线性问题。接触问题分为两种基本类型：刚体—柔体的接触，柔体—柔体的接触，ANSYS支持三种接触方式：点—点，点—面，面—面接触，每种接触方式有不同的接触单元集。本文利用面—面接触单元进行分析，采用TARGE169模拟目标面，CONTA172模拟接触面。

本文利用ANSYS的参数化设计语言APDL[3]（ANSYS Parameter Design Language）进行建模，载荷的加载，求解控制以及参数化数据处理，由于整个过程中许多参数的修改比较多，使用APDL参数化语言可以大大减少重复的工作量。……