在机械约束模拟中，像弹簧悬挂系统这样的膨胀补偿装置是通过明确允许沿特定方向轴（通常是垂直（Z）轴）移动来建模的。有限元模型被定义为允许该方向自由平移，以模仿物理现实，而不是应用锁定设备就位的刚性位移约束。
通过消除悬挂轴上的刚性约束，模型可以准确地模拟设备的“自补偿”能力。这确保了计算出的热应力能够反映在运行过程中悬挂系统提供的实际应力释放。
模拟的力学原理
定义移动轴
为了复制高温设备的运行行为，模拟必须考虑方向自由度。
在有限元模型中，弹簧悬挂的边界条件被设置为允许沿垂直Z轴移动。这使得悬挂点与固定锚点区分开来，否则固定锚点会限制所有运动。
移除位移约束
精确建模的关键在于不存在人为限制。
模拟设置必须确保悬挂活动轴上没有施加位移约束。这可以防止数学模型产生在真实物理系统中不存在的 것입니다。
验证热应力释放
模拟自补偿
高温设备在加热时会自然膨胀。
通过将悬挂建模为可移动边界，模拟捕捉了设备自补偿的能力。这证实了设备可以在不产生过度的内部应力的情况下膨胀，而如果设备受到刚性约束，则会产生过度的内部应力。
与实际数据进行基准测试
模拟的可靠性取决于验证。
工程师通过将模拟位移值与实际运行数据进行直接比较来评估模型的有效性。如果模拟的移动量与实际设备相同，则该模型被认为是热应力释放的有效预测因子。
理解权衡
准确输入的必要性
虽然这种建模方法很现实，但它在很大程度上依赖于边界定义的质量。
如果移动轴定义不正确，或者在不该忽略摩擦的地方忽略了摩擦，模型将无法预测真实的应力分布。
对运行数据的敏感性
验证过程的好坏取决于现场可用数据的质量。
由于模型是通过匹配实际运行数据来验证的，因此现场测量中的任何错误都可能导致对模拟结果安全性的虚假安全感。
确保模拟的准确性
为了在您的项目中有效建模膨胀补偿：
- 如果您的主要关注点是应力分析：确保您的边界条件严格允许沿垂直Z轴移动，以避免人为地夸大应力值。
- 如果您的主要关注点是模型验证：通过迭代调整参数来校准您的模拟，直到模拟的位移与记录的现场数据匹配。
准确的建模需要将悬挂视为一个动态组件，而不是一个固定支撑，它与设备一同“呼吸”。
总结表：
| 特征 | 模拟方法 | 对精度的影响 |
|---|---|---|
| 约束类型 | 移除刚性位移约束 | 防止人为的 것입니다。 |
| 轴定义 | 明确的垂直（Z）轴自由度 | 模仿物理自补偿 |
| 验证 | 与现场位移数据进行基准测试 | 验证真实的应力释放 |
| 关键结果 | 准确的热应力分布 | 确保设备的安全性和寿命 |
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图解指南
参考文献
- Nenghong Zheng, Ye Chen. Numerical Simulation Research on Screen Superheater of Supercritical Circulating Fluidized Bed Boiler. DOI: 10.54691/czsm3b20
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
