C4鋼閥門對(dui)大口(kou)徑蝶閥的有限元分(fen)析(xi)與(yu)設計
近年來,許多工(gong)業企業還(huan)根據需要,提出(chu)了一些大型(xing)閥門(如直徑為Φ5350mm)的(de)設計制造(zao)問題。然(ran)而(er),根
據現有的(de)閥(fa)門(men)設(she)計手冊和相應的(de)標準(zhun),還很缺乏有關大(da)口(kou)徑閥(fa)門(men)的(de)設(she)計數(shu)據資料,同時行業內也缺乏對大(da)型閥(fa)門(men)
的設計經驗。因此,需對其進(jin)行(xing)詳細準(zhun)確的計算(suan)分析,需要(yao)對其進(jin)行(xing)變形與受力分析計算(suan)。然后根據其結果進(jin)行(xing)
設計(ji)。從而保證其具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)密(mi)封(feng)性(xing)和(he)足夠的(de)強(qiang)度。但是,由(you)于閥門結構的(de)特殊性(xing),很(hen)難用(yong)的(de)力學方法進行
分析(xi)計算,只(zhi)有(you)采用有(you)限元方法來分析(xi)計算。采用有(you)限元方法,對直徑為(wei)Φ5350mm蝶閥的閥體和蝶板(ban)進行(xing)分析(xi)計
算,以便為其結構合理和設計優化提供理論依據,避免造成不必要的材料浪費。
原理:
有(you)限元分析法的實質是通過兩次近似將具有(you)無限多個(ge)(ge)自由(you)度的彈(dan)性連續體為(wei)只(zhi)有(you)有(you)限個(ge)(ge)自由(you)度的單元
集合體,使問(wen)題(ti)簡化為適(shi)合于(yu)數值求解的結(jie)構問(wen)題(ti)。一次近似為單元分割(ge),精確(que)的邊界被離散(san)為簡單的邊界,
連(lian)續的物體(ti)被離(li)散(san)(san)為(wei)一系(xi)列只有節點相連(lian)的單元,結構離(li)散(san)(san)也(ye)稱(cheng)為(wei)網格(ge)劃分,離(li)散(san)(san)而(er)成的單元集合體(ti)將(jiang)替代原來
的(de)彈性連續體;第二次(ci)近似為真(zhen)實復雜的(de)位(wei)移分(fen)布被近似地表示在分(fen)析(xi)結(jie)果圖形(xing)中,可以(yi)直觀的(de)看到分(fen)析(xi)計算結(jie)
這里需要說明(ming)的是目前有限元分析法的地發展及(ji)實際應用借助了一(yi)個(ge)重要的工具:在實際計算(suan)中使用了計算(suan)
機。利用計算機的系統化軟件進行分析計算,很大地提高了分析速度,在實際應用中起到了非常重要的作用。
1 閥門的結構
本(ben)閥(fa)門采用三(san)偏心(xin)結構,閥(fa)體(ti)為雙法蘭加環筋(jin)式;蝶板(ban)為異型板(ban)式,其上合(he)理地布置不同形式的筋(jin)板(ban),其結
構是比較復雜的,采用手工計算工作量較大,因此采用三維有限元分析軟件進行計算。
2 閥體的有限元計算分析
結(jie)構離散(san)是有(you)限(xian)元法(fa)的基(ji)礎。所謂結(jie)構離散(san)化就是將要分(fen)析的彈性連續體(ti)按照(zhao)一定(ding)的規(gui)則(ze)分(fen)成有(you)限(xian)個(ge)單元體(ti)
的(de)集合,使相(xiang)鄰單元在節(jie)點處連接,單元之(zhi)間的(de)載荷也僅由節(jie)點來(lai)傳遞。結(jie)構(gou)離散(san)也稱(cheng)為網格劃分(fen),離散(san)而成(cheng)的(de)
單元集合體將替代原來的彈性連續體,所有的計算分析都將在這個計算模型上進行。
首先建立閥體簡要結構的有限元模型。
2.1 邊界條件的確定
閥體(ti)的變形主要(yao)受閥體(ti)本身自重(zhong)和(he)閥門其(qi)他部件(jian)(如(ru)閥板、動(dong)力裝(zhuang)置)重(zhong)量的影響(xiang),因(yin)此在計算時(shi)要(yao)充分考
慮其他部件的重(zhong)(zhong)量,我們選擇閥(fa)(fa)門(men)在豎(shu)直放置時(shi)閥(fa)(fa)體(ti)的變(bian)形計算,加(jia)載(zai)整體(ti)Y向(xiang)3g重(zhong)(zhong)力加(jia)速度(du),閥(fa)(fa)體(ti)底部也加(jia)載(zai)Y
向及(ji)X向約束,同時考慮(lv)到(dao)閥(fa)門孔徑(jing)較大,會出現管道端面效應,因此要在兩片法蘭(lan)上加(jia)載閥(fa)門Z向約束。