用于確定板翅式換熱器力學(xué)參數(shù)的方法及其應(yīng)用設(shè)計(jì)方法，屬于換熱器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，能源消耗也越來越多，節(jié)能減排，提高能源的利用率就成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。換熱設(shè)備，作為高溫系統(tǒng)的核心一員，不僅僅要求具有高效的換熱性能，而且要求有緊湊的結(jié)構(gòu)。但是，現(xiàn)有的換熱設(shè)備，多為管殼式換熱器，占用體積大，換熱效率低，難以滿足在航空航天、高溫氣冷堆、燃?xì)廨啓C(jī)等領(lǐng)域的要求。板翅式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高的特點(diǎn)，研究板翅式換熱器很有前景。但是由于板翅式換熱器周期性復(fù)雜結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致了難以對(duì)板翅式換熱器進(jìn)行有限元模擬問題，而現(xiàn)有的方法復(fù)雜繁瑣，需花費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，難以使用，限制了運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)板翅式換熱器進(jìn)行高溫強(qiáng)度設(shè)計(jì)，嚴(yán)重影響了板翅式換熱器的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方便計(jì)算板翅式換熱器芯體等效力學(xué)參數(shù)的用于確定板翅式換熱器力學(xué)參數(shù)的方法及其應(yīng)用設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該用于確定板翅式換熱器力學(xué)參數(shù)的方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟a，將板翅式換熱器芯體劃分為多個(gè)形狀相同的板翅胞元；步驟b，將每個(gè)板翅胞元均等效成均勻固態(tài)板；步驟c，獲取任意一個(gè)板翅胞元的等效力學(xué)參數(shù)，從而獲得了整個(gè)板翅式換熱器芯體的等效力學(xué)參數(shù)。優(yōu)選的，所述的板翅式換熱器芯體包括平板和翅片，每相鄰的兩塊平板之間設(shè)有一塊翅片，從而在每相鄰的兩塊平板之間形成多個(gè)流道。優(yōu)選的，所述的等效力學(xué)參數(shù)包括各向異性等效彈性模量、等效剪切模量、泊松比。優(yōu)選的，所述的各向異性等效彈性模量的計(jì)算公式如下：以板翅式換熱器前側(cè)底部的中點(diǎn)為原點(diǎn)，以水平面內(nèi)與流道軸線平行的方向?yàn)閤軸，垂直于流道軸線的方向?yàn)閥軸，豎直方向?yàn)閦軸建立坐標(biāo)系，，，，其中，、、分別為x軸、y軸、z軸方向的等效彈性模量，為母材的彈性模量，d為板翅式換熱器芯體的流道上側(cè)的寬度，為流道側(cè)面與豎直面的夾角，為流道的側(cè)面的長(zhǎng)度，t為板翅式換熱器芯體平板的厚度，δ為板翅式換熱器芯體的翅片的厚度。優(yōu)選的，泊松比的計(jì)算公式如下：，，，其中，為在y軸方向載荷作用下x軸方向與y軸方向應(yīng)變的比值，為在z軸方向載荷作用下x軸方向與z軸方向應(yīng)變的比值，為在z軸方向載荷作用下y軸方向與z軸方向應(yīng)變的比值，為母材的泊松比。優(yōu)選的，所述的等效剪切模量的計(jì)算公式如下：以板翅式換熱器前側(cè)底部的中點(diǎn)為原點(diǎn)，以水平面內(nèi)與流道軸線平行的方向?yàn)閤軸，垂直于流道軸線的方向?yàn)閥軸，豎直方向?yàn)閦軸建立坐標(biāo)系，，，，其中，、分別為母材的泊松比和彈性模量，d為板翅式換熱器芯體的流道上側(cè)的寬度，為流道側(cè)面與豎直面的夾角，為流道的側(cè)面的長(zhǎng)度，t為板翅式換熱器芯體平板的厚度，δ為板翅式換熱器芯體的翅片的厚度。板翅式換熱器的應(yīng)用設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟1，根據(jù)設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力要求對(duì)板翅式換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，并明確板翅式換熱器的工作溫度、運(yùn)行循環(huán)次數(shù)以及服役壽命；步驟2，通過有限元軟件進(jìn)行板翅結(jié)構(gòu)一次應(yīng)力分析，確定應(yīng)力集中部位，并確定許用應(yīng)力；步驟3，判斷應(yīng)力集中部位的應(yīng)力水平是否滿足如下條件：；；其中，為一次薄膜應(yīng)力，為局部薄膜應(yīng)力，為一次彎曲應(yīng)力，為與時(shí)間有關(guān)的許用應(yīng)力，的取值范圍為1.05~1.16；若滿足條件，則執(zhí)行步驟4；若一次應(yīng)力評(píng)定不滿足條件，則改變板翅式換熱器芯體的結(jié)構(gòu)、板材厚度，返回步驟2；步驟4，在服役環(huán)境下，對(duì)板翅結(jié)構(gòu)進(jìn)行蠕變斷裂實(shí)驗(yàn)和疲勞實(shí)驗(yàn)，對(duì)老化母材也進(jìn)行蠕變斷裂實(shí)驗(yàn)和疲勞實(shí)驗(yàn)，計(jì)算應(yīng)力放大系數(shù)和應(yīng)變放大系數(shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)母材的疲勞設(shè)計(jì)曲線和蠕變斷裂設(shè)計(jì)曲線進(jìn)行修正；，，其中，、分別為相同蠕變斷裂時(shí)間下母材和板翅結(jié)構(gòu)的蠕變斷裂強(qiáng)度，、分別為相同疲勞壽命下母材和板翅結(jié)構(gòu)的宏觀應(yīng)變范圍；步驟5，利用上述的用于確定板翅式換熱器力學(xué)參數(shù)的方法計(jì)算板翅結(jié)構(gòu)的等效力學(xué)參數(shù)，同時(shí)獲取板翅結(jié)構(gòu)的等效熱物性參數(shù)，從而對(duì)板翅式換熱器進(jìn)行熱疲勞有限元分析，得出板翅式換熱器芯體沿高度方向的宏觀應(yīng)力的時(shí)間歷程，計(jì)算釬角處總應(yīng)變，，其中，為由一次應(yīng)力分析所得應(yīng)力范圍得出的應(yīng)變范圍；為熱疲勞分析所得宏觀應(yīng)力的最大值與最小值的差值與板翅式換熱器芯體高度方向彈性模量的比值；步驟6，計(jì)算板翅式換熱器芯體的疲勞損傷和蠕變損傷，，其中，為疲勞周期數(shù)，為修正后的疲勞設(shè)計(jì)曲線上，應(yīng)變范圍為ε時(shí)對(duì)應(yīng)的疲勞壽命；，其中，為疲勞周期數(shù)，為應(yīng)變保持時(shí)間，為t時(shí)刻的宏觀應(yīng)力，為修正后的蠕變斷裂設(shè)計(jì)曲線上應(yīng)力為σ時(shí)對(duì)應(yīng)的蠕變斷裂壽命；步驟7，如果小于1，則執(zhí)行步驟8；如果大于等于1，則執(zhí)行步驟1；步驟8，板翅式換熱器設(shè)計(jì)完成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：1、本板翅式換熱器的等效力學(xué)參數(shù)計(jì)算方法將結(jié)構(gòu)不均勻的板翅式換熱器芯體劃分為多個(gè)結(jié)構(gòu)相同板翅胞元，將板翅胞元等效成均勻固態(tài)板，獲取板翅胞元的等效力學(xué)參數(shù)，從而獲得了板翅式換熱器芯體的等效力學(xué)參數(shù)，解決了由于板翅式換熱器周期性復(fù)雜結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的難以對(duì)板翅式換熱器進(jìn)行有限元模擬的問題，進(jìn)而方便了后續(xù)通過有限元分析軟件對(duì)板翅式換熱器進(jìn)行熱疲勞分析。2、板翅式換熱器芯體的各向異性等效彈性模量、等效剪切模量和泊松比均是通過將板翅胞元等效成均勻固態(tài)板來計(jì)算，計(jì)算過程方便，不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。3、板翅式換熱器芯體的等效力學(xué)參數(shù)以解析式的方式給出，解決了以往只能通過復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模擬或者實(shí)驗(yàn)方法獲取等效參數(shù)的問題...