Z545H 大口徑閘閥在在供水和工業(yè)管道上被廣泛應(yīng)用,而閥體是其主要零部件之一,閥體重量通常占閥門總重量的70%左右,因此它的結(jié)構(gòu)性能好壞對閥門性能有重要的影響。由于大口徑閘閥閥體收到結(jié)構(gòu)長度的限制,其容納閘板的內(nèi)腔通常為扁圓形或者橢圓形的異形容腔,很難用公式對其進(jìn)行強(qiáng)度分析,通常的做法是利用近似公式進(jìn)行計(jì)算,但是這種計(jì)算不能全面反映閥體的受力情況,也不能給設(shè)計(jì)人員指出閥體的改進(jìn)方向。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和力學(xué)理論的發(fā)展,采用有限元分析方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的三位力學(xué)分析已經(jīng)成熟,并在壓力容器的結(jié)構(gòu)分析中得到廣泛的應(yīng)用。
三維參數(shù)化模型的建立:閥體的參數(shù)化模型應(yīng)該能夠準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況,即其形狀、邊界條件和載荷與實(shí)際情況要保持一致,同時(shí)在保證計(jì)算精度的前提下,模型應(yīng)盡可能簡化,因此在建模過程中對閥體的一些不影響總體性能的特征進(jìn)行簡化處理,忽略一些不必要的倒角,得到參數(shù)化計(jì)算模型。由于模型結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,為了使計(jì)算結(jié)果更加精確,因此采用10節(jié)點(diǎn)的四面體單元對模型劃分網(wǎng)格,劃分網(wǎng)格后的模型有51 797個(gè)節(jié)點(diǎn),29 851個(gè)單元。閥體材料為WCB,材料特性為楊氏彈性模量E=206Gpa,泊松比u=0.25;Z545H 大口徑閘閥在閥體進(jìn)出口兩端法蘭施加固定約束,中法蘭施加y方向約束;根據(jù)閥門水壓試驗(yàn)要求,按設(shè)計(jì)壓力的1.5倍在閥體內(nèi)表面施加7.5Mpa壓力作為計(jì)算壓力。