プレート式熱交換器ガスケット-1の破壊力学
概要
プレート式熱交換器は、2つの熱交換流体用の開口部を備えた多数の薄い波形のプレートで構成されています。プレートは、各プレートの間にラバーガスケットを挟んで積み重ねられます。プレート熱交換器内のアセンブリ圧力と高い動作温度により、ガスケットに亀裂が発生することがあります。
この作業では、FEアプリケーションでゴムの破壊モデルを評価および実装します。これには、2つのゴム材料の材料特性を決定するための実験室試験の実行、FEシミュレーションのサポートと検証も含まれます。純粋なせん断試験標本を使用した実験が提示され、純粋なせん断試験方法はガスケットの実際の状態をよく反映しています。
引き裂きエネルギー基準は徹底的に評価され、5mm未満の亀裂長には無効であると結論付けられます。したがって、約50μmの小さな亀裂（材料の不規則性）の存在は、引き裂きエネルギーの基準またはこの作業で評価されたその他の破壊基準ではサポートされません。
EPDMガスケットの応力解析はABAQUSで実行され、最大主コーシー応力が130°Cの温度で9.5MPaのレベルに達することを示しています。したがって、材料の強度を超え、ガスケットの破裂に影響する主な要因として破壊力学が除外されます。
1背景
プレート式熱交換器では、ガスケットの形状とガスケットの形状、ガスケットの溝の形状は、プレート式熱交換器の性能にとって重要な要素です。シール特性を改善し、設計プロセスの時間を削減するために、アルファラバルは新しい設計の開発および既存製品の変更のためのツールとして有限要素解析を使用し始めました。
この修士論文は、以前の修士論文、プレート式熱交換器ガスケットのFE分析[6]の続きです。その作業での結論の結論は、ストレスのレベルだけではガスケットが崩壊する可能性があることを確立した。したがって、ガスケットの破損の説明を他の場所で探し、破壊力学が問題の解決における主要な要因であるかどうかを調査します。
2ゴム弾性
この章は、P。-Eによって記述された充填エラストマーの弾性と減衰の論文モデリングに基づいています。オーストレル、[2]。
ゴムは非常に非線形の材料であり、一定のヤング率Eを持つ単純な線形弾性応力-ひずみ関係は適用できません。したがって、他のいくつかの数学モデル、特に弾性特性を使用して、材料の動作を記述する必要があります。超弾性材料の構成関係は、線形弾性材料と同様に、全応力と全ひずみの間の関係として定義されます。
ひずみエネルギー密度は、ゴム材料の構成関係を定義する上で中心的な役割を果たします。応力は、ひずみ不変量の関数であるひずみエネルギー密度関数Wの導関数によって決定されます。
一般的な有限要素プログラムのほとんどで実装されているひずみエネルギー関数Wの2つの一般的な形式は、Neo-Hookeモデルです。
ヨーモデル、つまり
弾性パラメータC10、C20、C30は、FEanalysesでの超弾性材料の挙動を表す定数です。
