齒嚙式快開壓力容器有限元分析模型研究

李波，蘇文獻，2，劉星

（1. 上海理工大學能源與動力工程學院，上海 200093；2. 上海市動力工程多相流動與傳熱重點實驗室，上海 200093 ）

由于齒嚙式快開壓力容器開啟和關閉只需要將封頭和筒體旋轉一個齒的角度便可以輕松開啟和關閉[1]，因此，具有啟開方便的優點，特別適用于需要經常啟開的裝置。如化工工業中的橡膠制品的硫化罐、食品工業中的膨化罐、建材工業中生產硅酸鹽制品用的蒸壓釜以及紡織工業中蒸汽定型鍋等[2]。GB 150—2011《壓力容器》只給出了卡箍式快開結構的設計方法，但沒有涉及齒嚙式快開結構[3]。工程上通常采用有限元方法進行齒嚙式快開壓力容器設 計。

早期由于當時計算機資源的匱乏，設計人員在對快開門結構進行分析時一般采用的是非整體模型即單獨部件（單獨部件指帶上法蘭的釜蓋和帶下法蘭的筒體）[2-6]。隨著計算機的發展，在對快開門結構進行有限元分析時候更多地采用整體模型（整體模型指帶上法蘭的釜蓋和帶下法蘭的筒體通過接觸形式形成一體）[7-12]。蘇文獻通過接觸單元來數值模擬嚙合齒的接觸過程，建立了基于整體有限元塑性分析和應力分類與評定的齒嚙式快開壓力容器的基本方法，并開發了相應的有限元程序[13]。

當前應用有限元方法對快開結構的設計雖然很多，但是，還沒有檢索到對非整體模型和整體模型進行比較分析的報道，也未發現有對整體模型中不同接觸類型比較的報道。本文以某蒸壓釜為例，通過分別建立非整體和整體的有限元模型，對其進行彈性分析。……