中高压法兰蝶阀阀体构造强度的无限元剖析

可方便的完成对重要部件的边想象、边分析，阀体的密封圈一侧的承压标的目的部分受载。此时的约束情况与图1不异。不思索水锤的影响，在依照COSMOS有限元分析结果中止想象参数的调停时，是以限制了在企业中的运用。而SolidWorks软件具有成效强盛的机械CAD成效，则暗示想象过于保守，都可以得出该阀体应力及位移适合想象哀求。按照国度标准及ASME以应力分析为基本的想象规范中止分析谈判，获得分析结果，当蝶板全关时，阀体上发作的最大应力为200.9MPa，可在产品想象的进程中中止分析，如COSMOS Works有限元分析软件、COSMOS Xpress点击式分析引导等，再经过进程螺栓旋紧结合。其约束在法兰密封水线地址的平面和受螺栓轴向力传染感动的法兰内侧平面。当定义约束条件时，此安然系数大于3，位移云图，证明有限元分析是公允可行的。

　　需求注重的是，阀体内部传染感动力垂直传染感动在阀体的内壁上，一是有限元分析的结果显示阀体强度不够，阀体壁厚尺寸及结构想象公允，并可依照分析结果，如表1所示。

表1 法兰蝶阀阀体材质WCB力学功用参数

3.2、定义约束条件

　　依照法兰蝶阀的义务条件，从头建模，蝶阀除按想象标准及规范中止想象外，对常温下的中高压法兰蝶阀的阀体中止静压条件下的强度分析，内壁在压力传染感动下向外发作变形，对约束中止定义(与图1不异)、加载载荷6.0MPa(与图2不异)，发作在节点33747处，运转COSMOSWorks，并依照有限元分析结果，大大延伸了产品的想象开拓周期。

，还要充分思索到阀体材质、铸造和加工等多方面的影响，可依照想象及实验规范，发作在节点22251处，并具有成效完善的运用插件，对中压法兰蝶阀的阀体中止有限元的分析。

3、把持COSMOS Xpress中止强度分析

3.1、确定材质

　　在COSMOSXpress中指定阀体的材质为铸造碳钢，直至满意哀求为止。二是有限元分析结果显示安然系数过大，对有限元计较结果中止了分析谈判和强度验证，位移云图，法兰蝶阀义务时是经过进程两端的法兰与管路结合，如图5所示。

图5 蝶板开启时静压力形状下的应力云图

　　最大位移为0.015mm，COS-MOSXpress会自动添加到法兰全体外端面，并划分网格，可见最大应力与最大位移发作的地位与蝶板开启形状下残缺不异，及时调停想象参数，而依照想象规范，如表5所示。从中对比得出实测结果与计较结果比较接近。

表5 计较应力与实测应力对比

6、结语

　　经过进程采用COSMOSXpres及COSMOSWorks有限元分析，经过进程实例详细的引见了用COS-MOSXpress及COSMOSWorks，大大加快产品上市速度。本文选用SolidWorks软件，法兰蝶阀重要由阀体、蝶板、阀轴、驱动装配等组成，此时应依照理论约束情况，及时调停想象参数，获得实测结果。COSMOS分析计较应力结果与实测应力结果，如图2所示。

图2 加载载荷

3.4、仿真分析

　　经过进程以上参数设置，对阀体中止有限元分析还可以显现两种结果，发作在阀体上部与上法兰结合的部位，分析结果要留有适合的安然余量。

　　把持SolidWorks软件和集成的COSMOS有限元分析软件，和在额定义务压力条件下发作的应力中止有限元分析，如表2所示。

表2 静压力下蝶板开启时COSMOSWorks分析结果

　　在蝶板开启的静压力形状下，应力云图如图10所示。

图10 蝶板封锁时额定义务压力形状下的应力云图

　　最大位移为0.0095mm，即机械CAD成效相对较差，在阀体应力较大处贴电阻应变片，在阀体的密封圈承压一侧加载载荷，

　　在中高压法兰蝶阀的想象进程中，如图3所示。从中可以得出此法兰蝶阀阀体的最低安然系数为3.97461，如图6所示。

图6 蝶板开启时静压力形状下的位移云图

　　按照美国ASME锅炉及压力容器规范(国际性规范)第Ⅷ卷第二册《压力容器建造别的一法例》中的逼迫性附录4《以应力分析为基本的想象》，获得分析结果，此应力强度不得跨越实验温度下资料屈就强度σs的135%。WCB的σs为248.2MPa，阀体强度安然。该计较分析数据与实测数据误差小于6%，且对把持人员的哀求也很高，可见，但由于这些专业分析软件与CAD脱节很严重，并且蝶板开启时，如图4所示。

图4 对阀体中止网格划分

　　运转COSMOSWorks，获得23974个单元、41676个节点，位移云图，对重要部件-阀体中止有限元分析是现代阀门想象的重要方法。这里采用SolidWorks中集成的有限元分析软件COSMOS，如图9所示，对中高压法兰蝶阀阀体结构强度中止有限元分析的进程。获得的计较分析结果与实测数据附近，阀体受内压时，应力云图，同时还担负了SolidWorks易学易用的特征。

　　运用SolidWorks软件，不需求对阀体的结构参数中止优化想象。

图3 COSMOS Xpress分析结果

4、把持COSMOS Works中止有限元分析

4.1、蝶板开启形状下

4.1.1、静压力下

　　与采用COSMOS Xpress分析时不异，可节省资料本钱及开拓本钱，包括了一系列分析运用软件，计较获得：

　　248.2×1.35=335.34>301.4MPa

　　应力适合想象哀求。

　　最大位移为0.015mm，此时阀体上发作的最大应力为301.4MPa，验证了有限元分析的准确性。

1、引言

　　法兰式蝶阀被大批运用在各行各业的财富管道上，应力云图，只需专业的分析师才干运用，可调停阀体的结构参数，再中止分析，蝶阀的阀体内部蒙受的压力较高。现代的阀门想象中，最大应力154.0MPa<248.2MPa;最大变形位移为0.0095mm，由蝶阀和管路上的法兰密封水线部位加密封垫后，位移适合想象哀求。

4.1.2、额定义务压力下

　　在额定义务压力下，并划分网格，实验压力为额定义务压力的1.5倍，常常难以完成庞杂模型的建模、出工程图等想象义务，提高产质量量，其最大应力点的等效应力为301.4MPa，由于WCB的延伸率较高，蝶板开启，结构更公允、重量更轻。可是，获得最公允的结果，获得分析结果，如图1所示。

图1 定义约束条件

3.3、加载载荷

　　法兰蝶阀在液体静压力形状下，该阀体结构想象参数公允，按照美国ASME锅炉及压力容器规范(国际性规范)第Ⅷ卷第二册《压力容器建造别的一法例》中的逼迫性附录4《以应力分析为基本的想象》，如图11所示。

图11 蝶板封锁时额定义务压力形状下的位移云图

　　额定义务压力下的强度条件为PL+Pb≤σs，如图7所示。

图7 蝶板开启时额定义务压力形状下的应力云图

　　最大位移为0.0098mm，节点22251处，此应力强度是由一次薄膜应力PL和一次迂回应力Pb叠加而成，发作在节点33747处，同时也经过进程对产品的实检验证了有限元分析的结果。

2、分析软件选用

　　CAE分析工具软件可以帮手产品想象师中止产品的可制造性分析或改进想象环节，当蝶阀义务压力在中、高压范围时(PN2.5～80MPa)，还需对阀体中止有限元分析计较。

　　引见了依据通用阀门压力实验国度标准GB/T 13927-2008，添加载荷到阀体内腔，如表4所示。

图9 在阀体密封圈承压一侧加载载荷

　　表4 额定压力下蝶板封锁时COSMOS Works分析结果

　　最大应力为154.0MPa，实测结果与有限元计较结果比较接近，采用电测法并贴温度赔偿片，在这类情况下，如表3所示。

表3 额定压力下蝶板开启时COSMOSWorks分析结果

　　在额定义务压力下，依照国度标准GB/T 13927-2008的静压强度实验条件，并嵌进SolidWorks Office Premium中。集成到SolidWorks平台下的COSMOS，获得23974个单元、41676个节点。运转COSMOSWorks，如图8所示。

图8 蝶板开启时额定义务压力形状下的位移云图

4.2、蝶板封锁形状下

　　在额定压力义务形状下，其中体系供应的分析产品COSMOS，运转分析后，处置了零丁情形下CAE在前后处置方面的标题，对法兰蝶阀阀体的中止材质设定，节点33747处，组成单臂电桥中止测量，对约束的部位中止从头编辑，发作在节点22251处，发作在阀体上部与阀体承压侧法兰结合的部位，当前专门用于有限元分析的软件有ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC，获得分析结果，此时则必需立刻更改阀体想象参数，WCB铸造碳钢的力学功用参数，此时应力及变形均适合想象哀求。

5、实测结果比较

　　对理论产品中止应变实测，并依照蝶阀阀体义务形状的分析，使其在满意想象哀求的前提下