大口徑閘閥閥體加筋結(jié)構(gòu)優(yōu)化與疲勞分析.pdf

1、大口徑閘閥是公稱通徑為350mm～1200mm之間的閘閥，在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。由于大口徑閘閥閥體受到安裝尺寸的限制，其容納閘板的中腔通常為扁圓形或橢圓形的異形容器，很難用理論公式對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。因此，對大口徑閘閥閥體進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化十分困難，結(jié)構(gòu)優(yōu)化也只能依靠工程經(jīng)驗。閥體作為大口徑閘閥承壓主要部件之一，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會產(chǎn)生應(yīng)力集中、變形不協(xié)調(diào)，然后導(dǎo)致閥體使用壽命降低、發(fā)生泄漏。因此，通過采用先進(jìn)的計算機(jī)輔助工程(CAE，Comp

2、uter Aided Engineering)技術(shù)對大口徑閘閥閥體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度性進(jìn)行數(shù)值分析和優(yōu)化設(shè)計，并對閥體結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命分析。進(jìn)而為閥體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供依據(jù)和指導(dǎo)，縮短產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計過程。
　　 本論文以大口徑閘閥閥體為主要研究對象，利用大型有限元軟件ANSYS對其進(jìn)行有限元靜力分析、優(yōu)化計算和疲勞壽命分析。
　　 以ANSYS Workbench優(yōu)化分析平臺，建立大口徑閘閥閥體的模型，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定邊界條件，

3、分別按照實(shí)際工況和試驗工況施加載荷，對閥體進(jìn)行了有限元靜力分析，研究閥體等效應(yīng)力的大小和分布狀況。結(jié)論認(rèn)為大口徑閘閥閥體的應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，且在實(shí)驗壓力下不能滿足使用要求，所以在閥體中腔外部增加加強(qiáng)筋，以此降低閥體的最大等效應(yīng)力并使應(yīng)力分布更加均勻。
　　 在滿足工程要求的情形下，對加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化(一定的范圍內(nèi))，找到一個最有效的方案。本文采用兩種方法對加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，只是后者結(jié)合了中心法的優(yōu)化算法。兩者優(yōu)化結(jié)果一致