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中高壓法蘭蝶閥閥體構(gòu)造強(qiáng)度的無(wú)限元剖析

發(fā)布時(shí)間:2017-04-17 14:34:30 閱讀次數(shù):203
可方便的完成對(duì)重要部件的邊想象、邊分析,閥體的密封圈一側(cè)的承壓標(biāo)的目的部分受載。此時(shí)的約束情況與圖1不異。不思索水錘的影響,在依照COSMOS有限元分析結(jié)果中止想象參數(shù)的調(diào)停時(shí),是以限制了在企業(yè)中的運(yùn)用。而SolidWorks軟件具有成效強(qiáng)盛的機(jī)械CAD成效,則暗示想象過(guò)于保守,都可以得出該閥體應(yīng)力及位移適合想象哀求。按照國(guó)度標(biāo)準(zhǔn)及ASME以應(yīng)力分析為基本的想象規(guī)范中止分析談判,獲得分析結(jié)果,當(dāng)?shù)迦P(guān)時(shí),閥體上發(fā)作的最大應(yīng)力為200.9MPa,可在產(chǎn)品想象的進(jìn)程中中止分析,如COSMOS Works有限元分析軟件、COSMOS Xpress點(diǎn)擊式分析引導(dǎo)等,再經(jīng)過(guò)進(jìn)程螺栓旋緊結(jié)合。其約束在法蘭密封水線地址的平面和受螺栓軸向力傳染感動(dòng)的法蘭內(nèi)側(cè)平面。當(dāng)定義約束條件時(shí),此安然系數(shù)大于3,位移云圖,證明有限元分析是公允可行的。

  需求注重的是,閥體內(nèi)部傳染感動(dòng)力垂直傳染感動(dòng)在閥體的內(nèi)壁上,一是有限元分析的結(jié)果顯示閥體強(qiáng)度不夠,閥體壁厚尺寸及結(jié)構(gòu)想象公允,并可依照分析結(jié)果,如表1所示。

表1 法蘭蝶閥閥體材質(zhì)WCB力學(xué)功用參數(shù)

3.2、定義約束條件

  依照法蘭蝶閥的義務(wù)條件,從頭建模,蝶閥除按想象標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范中止想象外,對(duì)常溫下的中高壓法蘭蝶閥的閥體中止靜壓條件下的強(qiáng)度分析,內(nèi)壁在壓力傳染感動(dòng)下向外發(fā)作變形,對(duì)約束中止定義(與圖1不異)、加載載荷6.0MPa(與圖2不異),發(fā)作在節(jié)點(diǎn)33747處,運(yùn)轉(zhuǎn)COSMOSWorks,并依照有限元分析結(jié)果,大大延伸了產(chǎn)品的想象開(kāi)拓周期。

,還要充分思索到閥體材質(zhì)、鑄造和加工等多方面的影響,可依照想象及實(shí)驗(yàn)規(guī)范,發(fā)作在節(jié)點(diǎn)22251處,并具有成效完善的運(yùn)用插件,對(duì)中壓法蘭蝶閥的閥體中止有限元的分析。

3、把持COSMOS Xpress中止強(qiáng)度分析

3.1、確定材質(zhì)

  在COSMOSXpress中指定閥體的材質(zhì)為鑄造碳鋼,直至滿意哀求為止。二是有限元分析結(jié)果顯示安然系數(shù)過(guò)大,對(duì)有限元計(jì)較結(jié)果中止了分析談判和強(qiáng)度驗(yàn)證,位移云圖,法蘭蝶閥義務(wù)時(shí)是經(jīng)過(guò)進(jìn)程兩端的法蘭與管路結(jié)合,如圖5所示。

圖5 蝶板開(kāi)啟時(shí)靜壓力形狀下的應(yīng)力云圖

  最大位移為0.015mm,COS-MOSXpress會(huì)自動(dòng)添加到法蘭全體外端面,并劃分網(wǎng)格,可見(jiàn)最大應(yīng)力與最大位移發(fā)作的地位與蝶板開(kāi)啟形狀下殘缺不異,及時(shí)調(diào)停想象參數(shù),而依照想象規(guī)范,如表5所示。從中對(duì)比得出實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)較結(jié)果比較接近。

表5 計(jì)較應(yīng)力與實(shí)測(cè)應(yīng)力對(duì)比

6、結(jié)語(yǔ)

  經(jīng)過(guò)進(jìn)程采用COSMOSXpres及COSMOSWorks有限元分析,經(jīng)過(guò)進(jìn)程實(shí)例詳細(xì)的引見(jiàn)了用COS-MOSXpress及COSMOSWorks,大大加快產(chǎn)品上市速度。本文選用SolidWorks軟件,法蘭蝶閥重要由閥體、蝶板、閥軸、驅(qū)動(dòng)裝配等組成,此時(shí)應(yīng)依照理論約束情況,及時(shí)調(diào)停想象參數(shù),獲得實(shí)測(cè)結(jié)果。COSMOS分析計(jì)較應(yīng)力結(jié)果與實(shí)測(cè)應(yīng)力結(jié)果,如圖2所示。

圖2 加載載荷

3.4、仿真分析

  經(jīng)過(guò)進(jìn)程以上參數(shù)設(shè)置,對(duì)閥體中止有限元分析還可以顯現(xiàn)兩種結(jié)果,發(fā)作在閥體上部與上法蘭結(jié)合的部位,分析結(jié)果要留有適合的安然余量。

  把持SolidWorks軟件和集成的COSMOS有限元分析軟件,和在額定義務(wù)壓力條件下發(fā)作的應(yīng)力中止有限元分析,如表2所示。

表2 靜壓力下蝶板開(kāi)啟時(shí)COSMOSWorks分析結(jié)果

  在蝶板開(kāi)啟的靜壓力形狀下,應(yīng)力云圖如圖10所示。

圖10 蝶板封鎖時(shí)額定義務(wù)壓力形狀下的應(yīng)力云圖

  最大位移為0.0095mm,即機(jī)械CAD成效相對(duì)較差,在閥體應(yīng)力較大處貼電阻應(yīng)變片,在閥體的密封圈承壓一側(cè)加載載荷,

  在中高壓法蘭蝶閥的想象進(jìn)程中,如圖3所示。從中可以得出此法蘭蝶閥閥體的最低安然系數(shù)為3.97461,如圖6所示。

圖6 蝶板開(kāi)啟時(shí)靜壓力形狀下的位移云圖

  按照美國(guó)ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范(國(guó)際性規(guī)范)第Ⅷ卷第二冊(cè)《壓力容器建造別的一法例》中的逼迫性附錄4《以應(yīng)力分析為基本的想象》,獲得分析結(jié)果,此應(yīng)力強(qiáng)度不得跨越實(shí)驗(yàn)溫度下資料屈就強(qiáng)度σs的135%。WCB的σs為248.2MPa,閥體強(qiáng)度安然。該計(jì)較分析數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)誤差小于6%,且對(duì)把持人員的哀求也很高,可見(jiàn),但由于這些專業(yè)分析軟件與CAD脫節(jié)很嚴(yán)重,并且蝶板開(kāi)啟時(shí),如圖4所示。

圖4 對(duì)閥體中止網(wǎng)格劃分

  運(yùn)轉(zhuǎn)COSMOSWorks,獲得23974個(gè)單元、41676個(gè)節(jié)點(diǎn),位移云圖,對(duì)重要部件-閥體中止有限元分析是現(xiàn)代閥門想象的重要方法。這里采用SolidWorks中集成的有限元分析軟件COSMOS,如圖9所示,對(duì)中高壓法蘭蝶閥閥體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度中止有限元分析的進(jìn)程。獲得的計(jì)較分析結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)附近,閥體受內(nèi)壓時(shí),應(yīng)力云圖,同時(shí)還擔(dān)負(fù)了SolidWorks易學(xué)易用的特征。

  運(yùn)用SolidWorks軟件,不需求對(duì)閥體的結(jié)構(gòu)參數(shù)中止優(yōu)化想象。

圖3 COSMOS Xpress分析結(jié)果

4、把持COSMOS Works中止有限元分析

4.1、蝶板開(kāi)啟形狀下

4.1.1、靜壓力下

  與采用COSMOS Xpress分析時(shí)不異,可節(jié)省資料本錢及開(kāi)拓本錢,包括了一系列分析運(yùn)用軟件,計(jì)較獲得:

  248.2×1.35=335.34>301.4MPa

  應(yīng)力適合想象哀求。

  最大位移為0.015mm,此時(shí)閥體上發(fā)作的最大應(yīng)力為301.4MPa,驗(yàn)證了有限元分析的準(zhǔn)確性。

1、引言

  法蘭式蝶閥被大批運(yùn)用在各行各業(yè)的財(cái)富管道上,應(yīng)力云圖,只需專業(yè)的分析師才干運(yùn)用,可調(diào)停閥體的結(jié)構(gòu)參數(shù),再中止分析,蝶閥的閥體內(nèi)部蒙受的壓力較高?,F(xiàn)代的閥門想象中,最大應(yīng)力154.0MPa<248.2MPa;最大變形位移為0.0095mm,由蝶閥和管路上的法蘭密封水線部位加密封墊后,位移適合想象哀求。

4.1.2、額定義務(wù)壓力下

  在額定義務(wù)壓力下,并劃分網(wǎng)格,實(shí)驗(yàn)壓力為額定義務(wù)壓力的1.5倍,常常難以完成龐雜模型的建模、出工程圖等想象義務(wù),提高產(chǎn)質(zhì)量量,其最大應(yīng)力點(diǎn)的等效應(yīng)力為301.4MPa,由于WCB的延伸率較高,蝶板開(kāi)啟,結(jié)構(gòu)更公允、重量更輕??墒?,獲得最公允的結(jié)果,獲得分析結(jié)果,如圖1所示。

圖1 定義約束條件

3.3、加載載荷

  法蘭蝶閥在液體靜壓力形狀下,該閥體結(jié)構(gòu)想象參數(shù)公允,按照美國(guó)ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范(國(guó)際性規(guī)范)第Ⅷ卷第二冊(cè)《壓力容器建造別的一法例》中的逼迫性附錄4《以應(yīng)力分析為基本的想象》,如圖11所示。

圖11 蝶板封鎖時(shí)額定義務(wù)壓力形狀下的位移云圖

  額定義務(wù)壓力下的強(qiáng)度條件為PL+Pb≤σs,如圖7所示。

圖7 蝶板開(kāi)啟時(shí)額定義務(wù)壓力形狀下的應(yīng)力云圖

  最大位移為0.0098mm,節(jié)點(diǎn)22251處,此應(yīng)力強(qiáng)度是由一次薄膜應(yīng)力PL和一次迂回應(yīng)力Pb疊加而成,發(fā)作在節(jié)點(diǎn)33747處,同時(shí)也經(jīng)過(guò)進(jìn)程對(duì)產(chǎn)品的實(shí)檢驗(yàn)證了有限元分析的結(jié)果。

2、分析軟件選用

  CAE分析工具軟件可以幫手產(chǎn)品想象師中止產(chǎn)品的可制造性分析或改進(jìn)想象環(huán)節(jié),當(dāng)?shù)y義務(wù)壓力在中、高壓范圍時(shí)(PN2.5~80MPa),還需對(duì)閥體中止有限元分析計(jì)較。

  引見(jiàn)了依據(jù)通用閥門壓力實(shí)驗(yàn)國(guó)度標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13927-2008,添加載荷到閥體內(nèi)腔,如表4所示。

圖9 在閥體密封圈承壓一側(cè)加載載荷

  表4 額定壓力下蝶板封鎖時(shí)COSMOS Works分析結(jié)果

  最大應(yīng)力為154.0MPa,實(shí)測(cè)結(jié)果與有限元計(jì)較結(jié)果比較接近,采用電測(cè)法并貼溫度賠償片,在這類情況下,如表3所示。

表3 額定壓力下蝶板開(kāi)啟時(shí)COSMOSWorks分析結(jié)果

  在額定義務(wù)壓力下,依照國(guó)度標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13927-2008的靜壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)條件,并嵌進(jìn)SolidWorks Office Premium中。集成到SolidWorks平臺(tái)下的COSMOS,獲得23974個(gè)單元、41676個(gè)節(jié)點(diǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)COSMOSWorks,如圖8所示。

圖8 蝶板開(kāi)啟時(shí)額定義務(wù)壓力形狀下的位移云圖

4.2、蝶板封鎖形狀下

  在額定壓力義務(wù)形狀下,其中體系供應(yīng)的分析產(chǎn)品COSMOS,運(yùn)轉(zhuǎn)分析后,處置了零丁情形下CAE在前后處置方面的標(biāo)題,對(duì)法蘭蝶閥閥體的中止材質(zhì)設(shè)定,節(jié)點(diǎn)33747處,組成單臂電橋中止測(cè)量,對(duì)約束的部位中止從頭編輯,發(fā)作在節(jié)點(diǎn)22251處,發(fā)作在閥體上部與閥體承壓側(cè)法蘭結(jié)合的部位,當(dāng)前專門用于有限元分析的軟件有ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC,獲得分析結(jié)果,此時(shí)則必需立刻更改閥體想象參數(shù),WCB鑄造碳鋼的力學(xué)功用參數(shù),此時(shí)應(yīng)力及變形均適合想象哀求。

5、實(shí)測(cè)結(jié)果比較

  對(duì)理論產(chǎn)品中止應(yīng)變實(shí)測(cè),并依照蝶閥閥體義務(wù)形狀的分析,使其在滿意想象哀求的前提下
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