使用有限元分析来分析高应力部件的应力和变形，使设计工作更快，更直观，同时也确保了设计的完整性和可靠性。据油田阀门CAD和CAE技术发展的现状和趋势，采用SolidWorks和COSMOS软件的连续连接分析平阀座的强度。据分析结果，优化设计参数，提出了一种基于理论分析的改进方案，为结构优化设计和改善阀门性能提供了数据载体。座;阀板;建模;有限元分析中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）18-0278-02作者：玉云（1978-），女，城市的山东人，工程师，大学学历，研究方向：机电工程。泽长泵车辆有限公司是一家专业生产石油机械，生产平阀多年的制造商，如图1所示。产的扁平阀结构非常简单，是油田中最常见的。
有人都知道密封原理：用一对安装在阀体上的波纹弹簧推动阀板两侧的阀座，使面密封端始终位于阀板的密封侧。外，阀板可以在两个阀座之间自由移动，因此打开和关闭功能如图2所示。设计扁平阀时，根据传统的类比方法，根据旧产品缩放主要部件就足够了。是一种非常快速的设计方法。方法仅用于PFF78-70的第一次测试。想缩短制造周期，但测试结果表明这是一个不可靠的策略。于阀座尾部的受力部分太小，局部应力很重要，并产生危险部分。图4a所示，原型阀板的阀座不能承受阀板的压力使得阀座的尾部由于过大的局部应力而变形并变宽为喇叭形。果，阀座与阀体连接孔过于啮合，导致波形复位弹簧失效，使阀板与阀板之间的密封面阀门和阀座不能调节，并产生间隙，最终可能导致密封失效和型式试验失败。现了密封失效的原因，并认识到对所寻求的一方力量进行全面分析的重要性。是，用传统的计算方法很难分析不规则形状零件的计算。
如，阀体的应力控制的计算仅简化了阀体的结构，从复杂的四向结构到厚壁的直筒。构本身的复杂特性。充分考虑，导致模型与实际力量之间存在差距。大，它在设计计算中带来了一个大错误。运的是，基于SolidWorks和COSMOS的有限元分析方法已经掌握，使设计和验证工作快速，完整和可靠。一步是将SolidWorks 3D建模软件与COSMOS有限元分析软件相结合，通过两次设计比较进行三维阀门设计和有限元分析。图2所示分析阀座的应力状态。平阀关闭的状态下，来自上游封闭流体的压力分成两部分作用在阀板上。果适用，部分力直接在阀板上：D–阀座外径，d–阀座内径，P–平阀的标称工作压力;这部分力如下：F1π/ 4·d2·P。一部分力作用在上游座椅的前面：F2π/ 4·（D2-d2）·P。表面看上游阀座的端部抵靠阀板，F2通过上游阀座传递到阀板，使阀板在关闭状态下的力等于FF1 F2。板又将力F传递到下游座椅。此，阀座的最终力为FF1 F2π/ 4·D2·P。用SolidWorks创建实体3D模型SolidWorks强大的实体建模功能使实体模型可供用户使用。
据图4的a和b部分的阀座：初始测试模式。化模型。建模过程中应特别注意单位参数，SolidWorks和COSMOS中使用的单位应保持一致。有时您必须直接输入一些输出量（例如力，压力等），然后确保这些派生数量与基本物理量在同一单位系统中，否则您必须调整大小。
此，最好在国际单位系统“MKS”（米公斤，以秒为单位）中定义SolidWorks中每个组件的单位。SolidWorks中创建阀座的实体3D模型分为两个过程：绘制2D平面草图。转草图以生成实体。座的有限元分析阀座模型的引入是基于阀座结构的对称前后结构。据模型的简化理论，阀座分为1 / 2。于COSMOS和SolidWorks软件的透明界面，阀座模型与COSMOS软件集成，从而在两者之间交换数据并集成CAD和CAE。义单元的类型和划分网格的网格是建模的一个非常重要的部分，网格形状的选择是决定网格质量和结果精度的重要因素。果您使用的是尺寸足够小的单位，则基于不同偏好设置的结果必须相互收敛。据阀座的结构特征，恒温阀芯负载类型和分析需求，选择网格类型作为全网格。格不得超过座壁的最小厚度。后，自由网格方法用于划分网格。格模型的设置信息如表1所示。
格模型如图5所示。1网格信息根据API规范6A“设备代码”定义材料的属性井口和树木设备“。座是压力控制装置。
于高于PSL 2级的产品，必须使用高质量的锻件。开COSMOS材质编辑器PropertyManager并设置其材料的性能参数，如表2所示。2材料属性约束和载荷适用于取决于座椅的工作应变状态阀门对初始试验座椅的模型和优化设计的座椅施加以下约束：增加对称约束：对称应力施加到模型的对称部分。
图6所示。面力的应用：负载特性均匀分布根据阀座的试验压力和2中给出的阀座力公式，施加载荷阀座尾部表面分别为：阀座F的初始力为606132N;优化设计后，阀座受到力F 665234N，如示于图7是靠近尾部的端面（图4a）的阀座的危险区域，约束因此，定义负载以获得危险区域的准确分析。决FFEplus求解器选择问题，计算机自动终止求解操作。有限元分析结果与后处理和有限元分析结果进行比较，后处理主要用于验证分析结果，该示例是分析的一部分。态结构，选择一般的后处理器来检查结果。果如图8-9所示。果分析图8和图9中给出的结果使得可以找到初始测试产品失效的根本原因：在初始测试的制造期间阀座力的横截面太小局部应力太大，阀座的尾部扩展成喇叭。粘在阀体上，导致阀座复位弹簧失效，最终导致密封失效。应注意，由于阀的危险部分的原因之一，密封槽在阀座上的位置不合适并且密封槽太靠近尾部。座是合理的。正是因为问题的根源在于有限元分析的结果，这表明优化设计的方向，以及优化设计后阀座的结构形状。定，如图4所示。4B。以看出，优化方案采取两种优化措施：首先，密封槽远离柄部的端面移动;其次，阀座的外径D的尺寸增大。两项措施旨在增加危险区域的表面并降低其应力值。进一步分析之后，如图8b和9b所示，这些测量已证明非常有效。最终产品的测试生产成功提供了保证。论上述示例表明，SolidWorks 3D建模软件与COSMOS有限元分析软件的无缝连接可以成功分析阀座力的状态。方法可以大大简化产品设计过程，大大缩短开发周期，提高设计的生产效率，可靠性和完整性，对推动特定阀门的开发具有重要意义。了油田。8b示出“阀座的方案最佳云约束”：SE510MPa <SY517MPa（SE是允许应力等同于压力容器的所计算的壁的最大压力位置的最大根据理论方法“应变能”SY是“材料规定的最小屈服强度”，符合API规范6A，井口和树头安装规范4.3.3.3的要求。
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