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船用蝶閥的有限元剖析與預設

近年來,很多公司還依據需求,提出了一點大型船用閥門(如直徑為Φ5350mm)的預設製作問題。不過,依據現存的船用閥門預設手冊和相應的標準,還很匱缺相關大口徑船用閥門的設統計據資料,同時內也匱缺對大型船用閥門的預設經驗。因為這個,需對其施行周密正確的計算剖析,需求對其施行變型與受力剖析計算。而後依據其最後結果施行預設。因此保障其具備令人滿意的嚴密封閉性和足夠的強度。不過,因為船用閥門結構的特別性,很難用經典的力學辦法施行剖析計算,隻有認為合適而使用有限元辦法來剖析計算。認為合適而使用有限元辦法,對直徑為Φ5350mm船用蝶閥的閥體和蝶板施行剖析計算,以便為其結構合理和預設優化供給理論根據,防止導致不不可缺少的材料耗費。


  有限元剖析法的本質是經過兩次近似將具備無限多個自由度的彈性蟬聯體理想化為隻有有限個自由度的單元聚齊體,使問題簡化為適應於數字求解的結構問題。首次近似為單元瓜分,非常準確的邊界被失散為簡單的邊界,蟬聯的物體被失散為一係列隻有節點銜接的單元,結構失散也稱為網格區分清楚,失散而成的單元聚齊體將代替原來的彈性蟬聯體;第二次近似為真實複雜的位移散布被近似地表達在剖析最後結果形中,可以直觀的看見剖析計算最後結果。

  這處需求解釋明白的是到現在為止有限元剖析法的地進展及實際應用借助了一個關緊的工具:在實際計算中運用了計算機。利用計算機的係統化軟件施行剖析計算,莫大地增長了剖析速度,在實際應用中起到達十分關緊的效用。

  1 船用閥門的結構

  本船用閥門認為合適而使用正結構,閥體為雙法蘭加環筋式;蝶板為異型板式,其上合理地安置不一樣方式的筋板,其結構是比較複雜的,認為合適而使用手工計算辦公量較大,因為這個認為合適而使用三維有限元剖析軟件施行計算。

  2 閥體的有限元計算剖析

  結構失散是有限元法的基礎。所說的結構失散化就是即將剖析的彈性蟬聯體依照一定的規則分成有限個單元體的聚齊,使相鄰單元在節點處連署,單元之間的負荷也僅由節點來傳交。結構失散也稱為網格區分清楚,失散而成的單元聚齊體將代替原來的彈性蟬聯體,全部的計算剖析都將在這個計算板型向上行。

  首先樹立閥體簡單扼要結構的有限元板型。

  2.1 邊界條件確實認

  閥體的變型主要受閥體本身自重和船用閥門其它器件(如閥板、動力裝置)重量的影響,因為這個在計算時要充分思索問題其它器件的重量,我們挑選船用閥門在豎直安放時閥體的變型計算,加載群體Y向3g重力加速度,閥體底部也加載Y向及X向約束,同時思索問題到船用閥門孔徑較大,會顯露出來管道端麵效應,因為這個要在兩片法蘭上加載船用閥門Z向約束。

  2.2 受力事情狀況剖析

  因為船用閥門跟前徑大,普通都認為合適而使用鋼板燒焊結構,因為這個主要思索問題的是船用閥門整身體的重量量對閥體的影響,防止閥體有較大自重變型,因此影響船用閥門的正常運用,由重力加速度為g,但其實從安全角度思索問題,我們按3g計算。加載Y=3g,經過有限元剖析計算可以得出閥體在3倍重力加速度下的自重變型事情狀況。下為閥體變型事情狀況,由可知其最大變型量為0.6mm。


  3 閥板的有限元計算剖析

  依據過去船用閥門預設經驗,先給定閥板上的主板及其筋板一個尺寸,因為其歸屬異型板,因為這個要準確樹立其群體剛度矩陣,做群體有限元剖析,因為這個要群體建模,這麽可以保障整個兒蝶板板型的蟬聯性和受力關涉性,保障其計算最後結果正確。

  3.1 邊界條件確實認

  辦公時電機經過降低速度機幫帶閥軸及閥板一塊兒轉動。而閥軸經過閥板上的連署件將轉矩傳交到閥板上的,當閥板遭受流體媒介效用力氣後也是經過連署件將力傳交到閥體上的,因為這個閥板上連署件處的約束條件應為:X,Y,Z的三個移動坐標要限止,以及他們的三個轉動坐標也要限止。故將連署件內壁相片比本人好看應單元的節點視為固定點,其位移和轉角兒均為零。

  3.2 受力事情狀況剖析

  首先思索問題流體媒介的效用,本預設中辦公壓力為0.1MPa(1.0kg/cm2),但其實從安全角度思索問題,我們按Pressure=0.3MPa(3kg/cm2)計算。

 閥板變型前後產發生變故形的事情狀況,其變型最大位置在鉛直於閥板轉動軸的核心麵上的最外點,本例中最大變型為Zmax=0.21mm。

  4 最後結果剖析
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  船用閥門變型剖析是在船用閥門主要器件在受力後會產發生變故形,經過最後結果可以很便捷地仔細查看和剖析變型後的事情狀況,並對構件變型前後的狀態施行剖析相比較,也可得出構件前一任官吏意點的變型體積。經過計算剖析,假如構件在受力後的變型超過了準許範圍或變型極小,則對付結構(如厚度)施行改正,因此得出合理的結構。

  船用閥門應力剖析是在船用閥門受力剖析後會萌生應力,且可以通不為己甚析最後結果筆直觀的將構件上的最大應力找出來,從受力這一角度對構件結構的合理性施行剖析和優化,在應力大的位置合理采取安置增強筋等形式對船用閥門增強。

  由上剖析可見,經過對船用閥門主要器件的受力計算應力剖析和受力後的變型計算剖析,可以找出結構上應力最大和變型最大的位置,二者相接合,對船用閥門結構施行改正,得出合理的結構,保障其有足夠的強度和剛性,防止結構笨重,導致材料、資料和能量物質的耗費,減低製導致本。

  5 論斷

  經過對船用閥門施行摹擬剖析與計算,可以得出以下論斷:
(1)可以計算出船用閥門器件上到處應力,並顯露出應力值,因此找出應力最大的位置,並加以優化,在產品的預設階段發覺潛伏的問題,因此減損嚐試回數,因此減損嚐試經費。
(2)可以顯露出閥板受力後的變型,也可得出來擔任一點兒的變型值。本例中閥板變型最大的位置是鉛直於閥板轉動軸的核心麵上的最外點,可以有針對性地增強,防止原材料的耗費。
(3)經過計算與剖析,使結構預設合理化和優化,保障預設對象有足夠的強度和剛度,節省資源,減低成本。
(4)產品和工程的靠得住性獲得保障;縮減了產品投向市場的時間。
(5)對顯露出來問題的船用閥門進做事故剖析,查尋問題端由。

  有限元剖析技術在船用閥門預設中的應用使船用閥門預設水準發生了質的飛躍,經過對船用閥門關鍵結構施行應力計算和剖析後,給出了船用閥門預設的引導性意見。

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