[发明专利]R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法及系统

权利要求书

1.一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

基于仿真软件ABAQUS进行密封副的建模，并定义建模中各部件间接触的相互作用；

对密封副的边界条件进行设置，并在金属阀芯块的上端面施加压力载荷；

采用迭代法对活门座和阀芯组件关闭状态进行非线性分析；

对活门座与氟塑料阀芯块的接触应力进行分析，得到密封带宽度。

2.如权利要求1所述的一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于，所述基于仿真软件ABAQUS进行密封副的建模，具体步骤包括：

基于活门座的几何形状建立二维轴对称线体模型，基于阀芯组件的几何形状建立二维轴对称面体模型，并将活门座和阀芯金属部分设置为离散刚体；

对建模中的各部件划分网格；

设置关闭状态下氟塑料阀芯块受到介质压力和弹簧力后呈压缩状态，将氟塑料压缩试验数据赋予氟塑料阀芯块，采用各向同性双线性等向强化模型和Von Mises屈服准则。

3.如权利要求2所述的一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于：所述阀芯组件包括金属阀芯块和氟塑料阀芯块。

4.如权利要求2所述的一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于，所述对建模中的各部件划分网格，其中，对阀芯组件的氟塑料阀芯块，使用一阶、轴对称的杂交实体单元，并对氟塑料阀芯块靠近活门座的区域进行网格加密。

5.如权利要求1所述的一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于，所述定义建模中各部件间接触的相互作用，具体包括：

定义金属阀芯块与氟塑料阀芯块之间的接触为绑定状态，金属阀芯块面向氟塑料阀芯块的侧面为主面，氟塑料阀芯块面向金属环阀芯块的侧面为从面；

定义氟塑料阀芯块与活门座之间的接触为有限滑移接触，活门座面向氟塑料阀芯块的侧面为主面，氟塑料阀芯块面向活门座的侧面为从面。

6.如权利要求5所述的一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于：所述氟塑料阀芯块与活门座之间的摩擦类型为库伦摩擦。

7.如权利要求1所述的一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于，所述对密封副的边界条件进行设置，并在金属阀芯块的上端面施加压力载荷，具体步骤包括：

约束活门座在各个方向上的平动和转动自由度，并设置为固定边界；

将关闭状态下作用在阀芯组件上的合力，按面积等效为金属阀芯块上端的压力载荷，将压力载荷沿法向施加到金属阀芯块上端面。

8.如权利要求1所述的一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于，所述采用迭代法对活门座和阀芯组件关闭状态进行非线性分析，其中，分析过程为：

根据需求设置计算步长；

设置大变形，采用完全Newton-Raphson方法进行非线性分析。

9.如权利要求1所述的一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算方法，其特征在于，所述对活门座与氟塑料阀芯块的接触应力进行分析，得到密封带宽度，具体步骤包括：

对活门座与氟塑料阀芯的接触应力进行分析，按节点导出各位置的接触应力数值；

定义接触压力大于介质压力的区域为环形密封带，则区域内径向坐标最大值与最小值之差即为密封环宽度。

10.一种R型活门座氟塑料密封环宽度的有限元计算系统，其特征在于，包括：

建模单元，其用于基于仿真软件ABAQUS进行密封副的建模，并定义建模中各部件间接触的相互作用；

设置单元，其用于对密封副的边界条件进行设置，并在金属阀芯块的上端面施加压力载荷；

分析单元，其用于采用迭代法对活门座和阀芯组件关闭状态进行非线性分析；

计算单元，其用于对活门座与氟塑料阀芯块的接触应力进行分析，得到密封带宽度。