大口徑閘閥閥體加筋結構優(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行結構分析。因此，對大口徑閘閥閥體進行結構優(yōu)化十分困難，結構優(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，由于其結構復雜，會產(chǎn)生應力集中、變形不協(xié)調(diào)，然后導致閥體使用壽命降低、發(fā)生泄漏。因此，通過采用先進的計算機輔助工程(CAE，Comp

2、uter Aided Engineering)技術對大口徑閘閥閥體結構的強度、剛度性進行數(shù)值分析和優(yōu)化設計，并對閥體結構進行疲勞壽命分析。進而為閥體結構的改進提供依據(jù)和指導，縮短產(chǎn)品開發(fā)設計過程。
　　 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)實際情況設定邊界條件，

3、分別按照實際工況和試驗工況施加載荷，對閥體進行了有限元靜力分析，研究閥體等效應力的大小和分布狀況。結論認為大口徑閘閥閥體的應力集中現(xiàn)象明顯，且在實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筋，以此降低閥體的最大等效應力并使應力分布更加均勻。
　　 在滿足工程要求的情形下，對加強筋的結構進行優(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筋的結構進行優(yōu)化，只是后者結合了中心法的優(yōu)化算法。兩者優(yōu)化結果一致