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第40卷第10期甘肃科技Vol.40No.10

2024年10月GansuScienceandTechnology0ct.2024

D0I:10.20156/j.cnki.2097-2490.2024.10.008

基于有限元分析法的电动闸阀故障分析应用

王璐璐

（渤海船舶职业学院，辽宁葫芦岛125000）

摘要：在实际运转过程中，由于闸阀长时间处于高压、高温和高放射性恶劣的工作环境，容易产生屈服、屈曲、疲

劳等形式的破坏，因此对闸阀的结构强度分析和故障失效原因研究显得尤为重要。文章使用Solidworks软件对初

始的闸阀闸板和阀体等部件进行建模，将模型导人ANSYS软件；计算各典型工况下的载荷，将载荷施加到模型上，

设置边界条件之后，提交求解，计算模型在各典型工况下的极限应力，得到应力分布之后，与相关规范进行对比，

评估结构强度是否合格，最后，根据理论分析结论进行闸阀拆解，通过拆解与理论分析结果对比，确认分析的合理

性与正确性。

关键词：有限元；ANSYS；电动；闸阀;Sol;dworks

中图分类号：TB4

点位移的形式来表示。当位移可以表示为简单的

0引言

函数形式，此函数即为形函数2限元分析的关键在

在核电一回路系统热态试验过程中,发现存在于能否选择合适的形函数。形函数[N]与节点位

余热排出系统流量异常显示的现象十分普遍，当余

热排出系统回路无法正常投人使用，其最可能的原可表示为：

因是闸阀出现故障。实际工作中,对闸阀进行快速[]]=[M[](1)

有效的测试排查和故障分析，是生产中必不可少的式中：[8]是单元内任一点的位移列阵;[8]°代表

重要一环。美国三哩岛发生核泄漏事故后，阀门故单元的节点位移列阵;[M是形函数矩阵。

障诊断技术和方法越来越受到关注，并取得一定进1.2分析单元的力学特性

展。目前，阀门故障检测方法主要是集中在小波包单元力学特性分析包括3部分。

变换、经验模态分解以及机器学习三者相结合的算（1）导出用节点位移来表示单元应变的关系式：

法，但是这些方法只适用于多样本情况，不适用于实[:]=[B][]°2

际工业生产中故障样本少的情况。因此，如何在样

本缺少的情况下准确诊断阀门故障，是当前阀门故单元的节点位移列阵;[B]代表位移矩阵。

障检测领域呕须研究的重点。文章采用有限元分析（2）导出用节点位移来表示单元应力的关系式：

法对初始的闸阀闸板和阀体等部件进行建模，计算[o]=[D][B][](3)

模型在各典型工况下的极限应力。最后，通过闸阀式中:[o]代表单元内任一点的应力列阵;[D]代

拆解与理论分析结果对比，验证了有限元分析法在表与单元材料相关联的弹性列阵;[]°代表单元节点

闸阀故障分析领域应用的合理性与正确性。位移列阵;[D]代表与单元材料相关联的弹性列阵。

（3）构建作用关系式来描述单元上的节点力和

1用有限元法对结构进行静态力学

位移之间的关系。即单元刚度方程：

分析的步骤

[F]=[K][](4)

1.1选择合适的形函数式中：[K为单元刚度矩阵，[F为节点力。

单元体的位移、应变和应力是有限元分析的1.3计算等效节