夾板閥閥體數(shù)字模擬與強度分析

　　介紹了夾板閥的結(jié)構(gòu)特點及其閥體強度的一般計算方法。分析了套用壓力容器公式或者參考閥體標準壁厚經(jīng)驗所確定結(jié)構(gòu)尺寸的過程及其結(jié)果不準確、安全系數(shù)過大及尺寸增大等問題。給出了基于SolidWorks Simulation 有限元技術(shù)閥體強度分析的方法和步驟。

　　1、概述

　　夾板閥是油氣管道帶壓開孔和封堵作業(yè)中，連接三通與開孔及封堵裝置的專用閥門，對其強度及密封性要求較高。由于夾板閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，套用壓力容器的壁厚計算公式，計算的結(jié)果誤差較大，也難以確定其整體的變形及應(yīng)力，而參考標準壁厚或經(jīng)驗確定結(jié)構(gòu)尺寸，則易造成產(chǎn)品尺寸和結(jié)構(gòu)加大，增加了產(chǎn)品成本。

　　2、閥體強度分析

　　2.1、設(shè)計參數(shù)

　　公稱壓力：10MPa

　　公稱通徑：406mm

　　工作溫度：常溫

　　工作介質(zhì)：石油、天然氣

　　閥體材料：Q345R

　　2. 2、結(jié)構(gòu)尺寸

　　夾板閥主要由閘板、閥桿和閥體等零部件組成(圖1) 。

圖1 夾板閥結(jié)構(gòu)

　　2. 3、建立數(shù)學(xué)模型

　　(1) 建立CAD幾何模型用SolidWorks 完成上閥體三維模型( 圖2) 。

　　(2) 簡化模型

　　去除分析中不重要的幾何特征，如倒角、溝槽、小孔等。

圖2 上閥體三維模型

　　采用有限元技術(shù)進行機械結(jié)構(gòu)強度分析，其結(jié)果誤差小，能直觀地展示結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布和變形情況，有針對性地進行改善。