在各類管路系統中,閥門有“咽喉”之稱,是工業管道上不可缺少的流體控制設備,需求量大、使用面廣,已廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、紡織、輕工、機械制造、建筑和國防 等國民經濟各個領域。隨著技術的進步,工業生產中高壓、高真空、高溫、深冷、易燃易爆、多相流等高參數復雜工況日益增多,由于閥門性能和質量問題造成的泄露、停產、重大事故給工業生產的正常運行、人身財產等帶來了不可估量的損失,從而對閥門使用的性、功能的可靠性等方面提出了 高 嚴格的要求。與此同時,隨著我國國民經濟的發展,火電、水電、核電、大型石油化工、石油 氣集輸管線、煤液化及冶金等重大工程建設對高參數、高性能的閥門新產品開發的需求,給在激烈市場競爭中謀求穩步發展的企業提出了 高的要求。傳統的經驗公式設計、物理樣機實驗等方法并不能滿足當前市場對企業縮短開發設計周期,降低開發成本的要求。隨著CAD/CAE技術的快速發展和廣泛應用, 的計算機輔助技術逐漸轉變了傳統的產品設計方法和生產組織模式、縮短開發周期、降低成本、率的 結構性能好、可靠性高的閥門,增強市場應變能力,提升核心競爭力。
20多年來,隨著國內大型成套技術的發展,新型成套設備對大口徑閥門需求不斷增長。由于大口徑閘閥具有通道流暢、流阻系數小、可靠、使用壽命長、可立式臥式安裝等特點,廣泛用于給排水系統、污水處理系統、市政建設及礦山、冶金、石油化工、火力發電廠等油品、水蒸汽管路上作接通或截斷管路中介質的啟閉裝置。由于介質壓力等級的提高及閘閥口徑的增大,在 程度上影響了閥體的強度、剛度,進而影響閥門的密封性。為了使大口徑閘閥性能 加可靠,就勢 對其閥體結構的強度、剛度性能進行分析和優化設計。由于大口徑閘閥閥體受到結構長度的限制,其容納閘板的內腔通常為扁圓形或橢圓形的異形容器,很難用理論公式對其進行強度分析,結構優化也大多停留在經驗設計及仿制。如何采用計算機輔助技術對大口徑閥體結構的強度、剛度性能進行分析和優化設計,并對閥體結構進行可靠性評估,進而為該類閥體的結構改進提供依據和指導,己成為業內共同關注的課題。
在傳統的CAE設計實踐中,通常將閥體的結構強度和尺寸參數以及施于設備上的壓力等視為確定量,采用確定性的力學模型進行分析計算。然而,在實際工程中,閥體的材料特性、幾何尺寸、載荷等參數具有 的隨機性,傳統的分析方法并未考慮到設計參數本身具有的不確定性以及系數取值的不準確性,本質上是用某種意義上的均值參數代橋了實際結構進行計算,并且引入意義不明確的經驗系數進行校核,這樣的設計不能給出h}J體結構的可靠程度,必然不能保證所設計的閥體。囚此,如何用計算機技術模擬不確定的實際問題,對傳統方法所設計的結構進行可靠性評估,以保證結構在隨機因素影響下均勻的水平和未來運行中的可靠性程度,也就具有非常重要的現實意義。