隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和制造水平的不斷提高,全焊接球閥閥門(mén)的生產(chǎn)也在向著(zhù)高溫、高壓、大口徑、高密封等高參數方向發(fā)展,同時(shí)也希望閥門(mén)的制造在充分保證安全性的前提下,盡可能做到經(jīng)濟性。

對于高壓大口徑的全焊接球閥,若按原有的以經(jīng)驗公式為基礎的“常規設計”方法(Design by Rules)進(jìn)行設計,其口徑超出了常規設計的經(jīng)驗公式的適用范圍,只能依靠實(shí)驗研究,進(jìn)行對比分析設計,這樣會(huì )導致成本提高和設計周期延長(cháng),而設計出的產(chǎn)品雖然可以保證安全性,但卻不能保證經(jīng)濟性。

由于失效準則的選取不同,“分析設計”方法與有限單元法考慮到局部應力對整體應力的影響,并且根據引起應力的原因將應力進(jìn)一步分類(lèi)判定,在保證強度的前提下,放寬了應力的限制條件,對大口徑閥門(mén)而言,將大幅度節省材料,降低成本。本文將NPS56Class900的全焊接球閥為例：

首先,采用分析設計方法,通過(guò)彈性力學(xué)、板殼理論的基本公式,對閥體危險截面的應力進(jìn)行分析,并確定了應力與壁厚之間的計算關(guān)系,將應力分析所得結果進(jìn)一步劃分為一次薄膜應力Pm,一次彎曲應力Pa和二次應力Q,根據JB4732-95《鋼制壓力容器-分析設計標準》中的判定要求對各類(lèi)應力強度進(jìn)行限制。

全焊接球閥在滿(mǎn)足各類(lèi)應力強度的條件下,確定了閥體壁厚。 其次,根據計算所得壁厚,應用有限元的方法,采用ANSYS Workbench軟件,對閥體進(jìn)行工作狀態(tài)下的數值模擬計算。對運算結果中應力集中處的應力進(jìn)行應力線(xiàn)性化處理,從而得到各類(lèi)應力,加以判定,驗證“分析設計”方法所得壁厚是否符合強度要求。