閥體局部減薄的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有限元分析方法，特別是涉及一種閥體局部減薄的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]閥門在運(yùn)行過(guò)程中，由于較大紊流的沖刷和傳質(zhì)作用，有可能在閥體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的敏感部位產(chǎn)生沖蝕或流動(dòng)加速腐蝕，發(fā)生局部減薄。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，核電廠不斷有較嚴(yán)重的閥體減薄現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)，如美國(guó)核電廠16英寸截止閥閥體沖蝕和韓國(guó)核電廠16英寸主給水隔離閥閥體流動(dòng)加速腐蝕等，均影響核電廠的安全運(yùn)行。閥體一旦因局部減薄失效造成泄漏或破裂，就會(huì)造成高溫高壓介質(zhì)外泄，不但影響機(jī)組運(yùn)行還會(huì)危及設(shè)備和人身安全。因此，很多國(guó)家的核安全管理機(jī)構(gòu)，如美國(guó)核管會(huì)(NRC)和韓國(guó)的核安全機(jī)構(gòu)(KINS)都要求營(yíng)運(yùn)單位建立壁厚管理大綱并將閥體壁厚納入管理體系中。
[0003]在閥體壁厚管理過(guò)程之中，一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是要對(duì)監(jiān)檢測(cè)結(jié)果的評(píng)估，以確定閥體壁厚狀態(tài)，評(píng)估閥體的可用性，從而確定后續(xù)的維修維護(hù)措施。盡管在段閥門設(shè)計(jì)階段有較為成熟的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，如ASME-1I1-1-NB(1級(jí)部件)NB_3500閥門設(shè)計(jì)規(guī)定的計(jì)算方法，但其主要規(guī)定了閥門壓力、溫度、應(yīng)力等的設(shè)計(jì)和分析方法，而對(duì)于閥體局部減薄缺陷的安全評(píng)定，尚無(wú)明確的法規(guī)及規(guī)范支持。由于閥門閥體結(jié)構(gòu)比一般管件復(fù)雜得多，局部減薄的原因、部位和分布規(guī)律又復(fù)雜，大口徑的閥門更具有較厚的閥體壁厚，因此一般管道、容器的建模及數(shù)值分析方法并不適用于閥體，也沒(méi)有公開(kāi)的閥門閥體減薄后的建模及數(shù)值分析方法。
[0004]因此，需要開(kāi)發(fā)一種針對(duì)閥體壁厚局部減薄的有限元分析方法，用于對(duì)閥體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效分析，并通過(guò)對(duì)結(jié)果的后處理以圖形形象化的顯示閥體壁厚狀態(tài)，以滿足實(shí)際的閥體局部減薄分析和管理需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種閥體局部減薄的分析方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少針對(duì)閥門閥體局部減薄分析的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種閥體局部減薄的分析方法，閥體局部減薄的分析方法主要包括以下步驟:
[0007]I)對(duì)待分析的閥體進(jìn)行超聲測(cè)厚得出測(cè)試數(shù)據(jù)，根據(jù)所述測(cè)試數(shù)據(jù)將待分析的閥體上的局部減薄缺陷規(guī)則化、幾何特征化，并且通過(guò)橢球體的一部分的形式將局部減薄缺陷包絡(luò)住，獲取所述橢球體的長(zhǎng)半徑、短半徑以及局部減薄缺陷所對(duì)應(yīng)的占橢球體的比例，完成對(duì)局部減薄缺陷的表征；
[0008]2)對(duì)所述待分析的閥體進(jìn)行結(jié)構(gòu)、載荷簡(jiǎn)化，在3D軟件中對(duì)待分析的閥體進(jìn)行建模，創(chuàng)建閥體CAD模型；
[0009]3)根據(jù)步驟I)獲取的所述橢球體的長(zhǎng)半徑、短半徑以及局部減薄缺陷所對(duì)應(yīng)的占橢球體的比例，在步驟2)所創(chuàng)建的閥體CAD模型中構(gòu)建所述局部減薄缺陷，并且另存為所使用的有限元軟件支持的格式的模型；
[0010]4)將步驟3)構(gòu)建完成的模型導(dǎo)入所使用的有限元分析軟件中；
[0011]5)根據(jù)所述待分析的閥體的材料賦予模型材料屬性；
[0012]6)在所述有限元軟件中根據(jù)閥體的自身結(jié)構(gòu)及幾何特征對(duì)閥體模型進(jìn)行分割，選擇有限元軟件中適合的有限元單元類型，對(duì)分割后的閥體模型劃分網(wǎng)格，施加邊界條件及載荷，完成有限元分析模型的建模；
[0013]7)在有限元軟件中對(duì)步驟6)中完成的有限元分析模型進(jìn)行計(jì)算，查看后處理結(jié)果，提取后續(xù)閥體局部減薄分析評(píng)價(jià)中所需要的應(yīng)力參數(shù)。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟I)中的測(cè)試數(shù)據(jù)具體指所測(cè)厚度值及與所測(cè)厚度值對(duì)應(yīng)的所述待分析的閥體上的位置數(shù)據(jù)。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟I)中通過(guò)對(duì)所述待分析的閥體上的所測(cè)厚度值與設(shè)計(jì)值或初始生產(chǎn)出的閥體上的原始厚度值進(jìn)行比較，以此完成對(duì)局部減薄缺陷的規(guī)則化、幾何特征化。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟6)中根據(jù)閥體上的以下結(jié)構(gòu)如法蘭、加強(qiáng)筋、閥座、局部減薄區(qū)對(duì)閥體模型進(jìn)行分割。
[0017]如上所述，本發(fā)明的閥體局部減薄的分析方法，具有以下有益效果:其可對(duì)閥體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效分析，并通過(guò)對(duì)結(jié)果的后處理以圖形形象化的顯示閥體應(yīng)力狀態(tài)，獲取閥體局部減薄后續(xù)評(píng)價(jià)所需的各應(yīng)力參數(shù)值，達(dá)到有效的分析。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1顯示為本發(fā)明的對(duì)閥體局部減薄缺陷表征示意圖。
[0019]圖2顯示為本發(fā)明的在3D軟件創(chuàng)建閥體CAD模型示意圖。
[0020]圖3顯示為本發(fā)明在有限元軟件中完成網(wǎng)格劃分及邊界條件與載荷施加后的閥體局部減薄有限元模型。
[0021]圖4顯示為本發(fā)明最終形成的閥體局部減薄分析示意圖。
[0022]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0023]I 待分析的閥體
[0024]2 橢球體
[0025]3 閥體減薄的區(qū)域
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0027]請(qǐng)參閱圖1至圖4。須知，本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0028]本發(fā)明提供一種閥體局部減薄的分析方法，閥體局部減薄的分析方法主要包括以下步驟:
[0029]I)對(duì)待檢測(cè)的閥體I進(jìn)行超