[发明专利]阀体局部减薄的分析方法

说明书

本发明提供一种阀体局部减薄的分析方法，其主要包括以下步骤：1）完成对待分析的阀体的局部减薄缺陷的表征；2）创建阀体CAD模型；3）根据步骤1）获取的所述椭球体的长半径、短半径以及局部减薄缺陷所对应的占椭球体的比例，在步骤2）所创建的阀体CAD模型中构建所述局部减薄缺陷，并且另存为所使用的有限元软件支持的格式的模型；4）将步骤3）构建完成的模型导入所使用的有限元分析软件中；5）根据所述待分析的阀体的材料赋予模型材料属性；6）完成有限元分析模型的建模；7）在有限元软件中对步骤6）中完成的有限元分析模型进行计算，查看后处理结果，提取后续阀体局部减薄分析评价中所需要的应力参数。本发明可获取阀体局部减薄后续评价所需的各应力参数值，达到有效的分析。

技术领域

本发明涉及有限元分析方法，特别是涉及一种阀体局部减薄的分析方法。

背景技术

阀门在运行过程中，由于较大紊流的冲刷和传质作用，有可能在阀体结构复杂的敏感部位产生冲蚀或流动加速腐蚀，发生局部减薄。自20世纪80年代以来，核电厂不断有较严重的阀体减薄现象被发现，如美国核电厂16英寸截止阀阀体冲蚀和韩国核电厂16英寸主给水隔离阀阀体流动加速腐蚀等，均影响核电厂的安全运行。阀体一旦因局部减薄失效造成泄漏或破裂，就会造成高温高压介质外泄，不但影响机组运行还会危及设备和人身安全。因此，很多国家的核安全管理机构，如美国核管会(NRC)和韩国的核安全机构(KINS)都要求营运单位建立壁厚管理大纲并将阀体壁厚纳入管理体系中。

在阀体壁厚管理过程之中，一个重要环节就是要对监检测结果的评估，以确定阀体壁厚状态，评估阀体的可用性，从而确定后续的维修维护措施。尽管在段阀门设计阶段有较为成熟的标准及规范，如ASME-III-1-NB(1级部件)NB-3500阀门设计规定的计算方法，但其主要规定了阀门压力、温度、应力等的设计和分析方法，而对于阀体局部减薄缺陷的安全评定，尚无明确的法规及规范支持。由于阀门阀体结构比一般管件复杂得多，局部减薄的原因、部位和分布规律又复杂，大口径的阀门更具有较厚的阀体壁厚，因此一般管道、容器的建模及数值分析方法并不适用于阀体，也没有公开的阀门阀体减薄后的建模及数值分析方法。

因此，需要开发一种针对阀体壁厚局部减薄的有限元分析方法，用于对阀体的复杂结构进行有效分析，并通过对结果的后处理以图形形象化的显示阀体壁厚状态，以满足实际的阀体局部减薄分析和管理需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种阀体局部减薄的分析方法，用于解决现有技术中缺少针对阀门阀体局部减薄分析的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种阀体局部减薄的分析方法，阀体局部减薄的分析方法主要包括以下步骤：

1)对待分析的阀体进行超声测厚得出测试数据，根据所述测试数据将待分析的阀体上的局部减薄缺陷规则化、几何特征化，并且通过椭球体的一部分的形式将局部减薄缺陷包络住，获取所述椭球体的长半径、短半径以及局部减薄缺陷所对应的占椭球体的比例，完成对局部减薄缺陷的表征；

2)对所述待分析的阀体进行结构、载荷简化，在3D软件中对待分析的阀体进行建模，创建阀体CAD模型；

3)根据步骤1)获取的所述椭球体的长半径、短半径以及局部减薄缺陷所对应的占椭球体的比例，在步骤2)所创建的阀体CAD模型中构建所述局部减薄缺陷，并且另存为所使用的有限元软件支持的格式的模型；

4)将步骤3)构建完成的模型导入所使用的有限元分析软件中；

5)根据所述待分析的阀体的材料赋予模型材料属性；

6)在所述有限元软件中根据阀体的自身结构及几何特征对阀体模型进行分割，选择有限元软件中适合的有限元单元类型，对分割后的阀体模型划分网格，施加边界条件及载荷，完成有限元分析模型的建模；