夹板阀阀体数字模拟与强度分析

　　介绍了夹板阀的结构特点及其阀体强度的一般计算方法。分析了套用压力容器公式或者参考阀体标准壁厚经验所确定结构尺寸的过程及其结果不准确、安全系数过大及尺寸增大等问题。给出了基于SolidWorks Simulation 有限元技术阀体强度分析的方法和步骤。

　　1、概述

　　夹板阀是油气管道带压开孔和封堵作业中，连接三通与开孔及封堵装置的专用阀门，对其强度及密封性要求较高。由于夹板阀结构复杂，套用压力容器的壁厚计算公式，计算的结果误差较大，也难以确定其整体的变形及应力，而参考标准壁厚或经验确定结构尺寸，则易造成产品尺寸和结构加大，增加了产品成本。

　　2、阀体强度分析

　　2.1、设计参数

　　公称压力：10MPa

　　公称通径：406mm

　　工作温度：常温

　　工作介质：石油、天然气

　　阀体材料：Q345R

　　2. 2、结构尺寸

　　夹板阀主要由闸板、阀杆和阀体等零部件组成(图1) 。

图1 夹板阀结构

　　2. 3、建立数学模型

　　(1) 建立CAD几何模型用SolidWorks 完成上阀体三维模型( 图2) 。

　　(2) 简化模型

　　去除分析中不重要的几何特征，如倒角、沟槽、小孔等。

图2 上阀体三维模型

　　采用有限元技术进行机械结构强度分析，其结果误差小，能直观地展示结构的应力分布和变形情况，有针对性地进行改善。