理论教育 阀片在非均布压力下的叠加变形计算实例及仿真验证

阀片在非均布压力下的叠加变形计算实例及仿真验证

时间:2023-10-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:例如,某节流阀片的内半径ra=5.0mm,外半径rb=8.5mm,最大非均布压力p0=3MPa,在阀口半径rk=6.5mm,rk=7.0mm,rk=7.5mm和rk=8.0mm的情况下,阀片在任意半径位置变形情况,如图4-11所示。仿真验证结果表明,环形节流阀片的非均布压力下的变形叠加解析计算方法是正确的。

阀片在非均布压力下的叠加变形计算实例及仿真验证

1.非均布压力下的叠加变形计算实例

利用式(4-32)可解析计算不同阀口半径情况下,节流阀片在任意半径位置的变形量。例如,某节流阀片的内半径ra=5.0mm,外半径rb=8.5mm,最大非均布压力p0=3MPa,在阀口半径rk=6.5mm,rk=7.0mm,rk=7.5mm和rk=8.0mm的情况下,阀片在任意半径位置变形情况,如图4-11所示。

2.ANSYS软件数值仿真验证

对于上述节流阀片,利用ANSYS有限元分析软件建立模型,其边界条件与图4-9所示的力学模型一致,然后以0.1mm为单位对模型划分网格,施加非均布载荷,如图4-12所示,其中,在半径[8.0,8.5]mm范围内施加均布压力3.0MPa,而在半径[8.0,4.5]mm范围内施加线性递减压力,然后进行静力学变形仿真分析,仿真结果如图4-12所示。由图4-11和图4-12可知,当阀口半径rk=8.0mm,在最大压力p0=3.0MPa的情况下,阀片在外半径rb处的最大挠度解析计算值frb=0.10126mm;在相同条件下,利用ANSYS有限元仿真分析软件对阀片进行变形数值仿真分析,所得到的阀片最大变形量为frb=0.101281mm,相对偏差仅为0.0021%。仿真验证结果表明,环形节流阀片的非均布压力下的变形叠加解析计算方法是正确的。

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图4-11 阀片在不同加载位置下的变形

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图4-12 阀片变形仿真云图

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