基于ANSYS的多阀管道的有限元分析及优化设计

• 作 者: 王方良
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 烟气转换阀 多阀管道 有限元分析 阀门密封结构 参数化建模

本文以烟气转换阀组的多阀管道作为研究对象，采用通用化有限元分析软件ANSYS作为分析工具，对多阀管道的结构进行了热分析、静态分析，并对阀门密封结构进行了接触分析。
针对多阀管道在高温下工作的特点，介绍了ANSYS中热分析的基本理论和分析方法。截取管道部分截面作为分析对象，以二维平面单元建立管道部分截面有限元分析模型。通过稳态热分析计算出工作状态下多阀管道内外壁温差，为下步静态分析提高依据。
根据多阀管道的结构特点，截取其对称部分，采用壳单元建立多阀管道的有限元模型。通过静态分析得到了管道在不同载荷下的工作状况，并详细计算出管道在采用各种可能的壁厚时的应力和位移变化情况，给出合适的壁厚参数。
作为高炉煤气转换装置的重要组成部分，密封性要求是多阀管道的一个重要参数。通过采用Mooney-Rivlin模型参数在ANSYS中对管道主要密封件一硅橡胶密封圈一进行建模，并对其进行超弹性接触分析。由分析结果得出现有产品的密封情况，并给出改善密封的合理化建议。
介绍了ANSYS程序二次开发的方法，利用APDL和UIDL定制了多阀管道的有限元静态分析系统，编写宏程序实现有限元建模参数化，并利用宏的缩写将宏和定制的用户工具条建立--对应的关系，使企业的设计人员在不需要完全掌握有限元分析方法和技巧的情况下，就可以利用有限元分析软件对多阀管道进行分析和设计。