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硬质密封复合阀应力场计算的模型

应力场计算模型:
超超临界硬质密封复合阀阀体结构的应力场可以从两类:一是由于不均匀的温度分布所引起的热应力,且温度梯度越大,热应力就越大;第二类也是起决定作用的应力,即由于阀内流体压力作用所导致的压应力,随流体压力的增大,阀体的压应力增大,且远大于热应力。可用相对应的应力函数ψ的四阶偏导数方程来描述这类热弹性问题:
式中:E-弹性模量,Pa;β-热膨胀系数,K-1;T-温度,K
将函数Ψ沿不同方向进行两次微分,可以得到节点的应力状态的全部分量,然后利用Von Mises公式求得节点上的等效应力.
式中:σ-应力,Pa;r、z、θ-径向、轴向和切向。
在ANSYS中进行温度场和应力场的耦合计算,只要分别定义好边界条件,可以计算出最后的等效应力场。在约束条件设定中,阀体流道边界条件的设定是至关重要的事实上。相对于阀体所承受的温差载荷和流体内压载荷而言,由系统传递作用在阀体上的平衡力所引起的阀体结构内附加应力微不足道的,因此可以忽略不计。在计算由流体内压载荷所引起的应力时,作了如下考虑:(1)阀体内表面承受流体压力,外表面为自由表面;(2)在加载过程中使用阀体所受合力为零(阀静止);(3)由阀体重力引起的应力与其它载荷作用引起的应力相比微不足道,故忽略不计。
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