大口径闸阀在供水和工业管道上被广泛应用, 而阀体是其中最主要的零件之一,阀体的重量通常占阀门总重量的70 %左右,因此它的结构性能的好坏对阀门性能有重要的影响[ 1 ] . 由于大口径闸阀阀体受到结构长度的限制,其容纳闸板的内腔通常为扁圆形或椭圆形的异形容器,很难用理论公式对其进行强度分析,通用的做法是利用近似公式进行计算,但是这种计算不能全面反映阀体的受力情况,也不能给设计人员指出阀体结构的改进方向. 随着计算机技术和力学理论的发展,采用有限元分析方法进行结构的三维力学分析已经成熟,并在压力容器的结构分析中得到广泛的应用[ 2 ,3 ] . 对阀门进行设计时利用有限元分析计算,并根据计算结果合理设计阀门结构尺寸,可为阀门设计提供可靠的改进意见,提高结构设计水平,缩短阀门设计周期,提高设计效率,节约制造材料. 本文以大口径楔式闸阀为例,以最大等效应力作为目标函数,以阀座凸处基本尺寸作为设计变量, 对影响阀体强度的结构参数采用一阶优化方法进行有限元优化计算.
