介紹了一種通用的基于Abaqus有限元法解決閥門一次應力分析計算方法，減小了計算一次應力的誤差。

1、概述

　　一次應力為直接參與和機械載荷平衡的應力類別。因此，在塑性變形的情況下，一次應力還繼續存在，當一次應力超過材料的屈服極限時會引起過度變形。通常來說，一次應力是為防止過度變形失效必須加以限制的一種應力。例如，在連接處接頭兩側一定距離之內(此距離大小取決于不連續區域的幾何形狀和所施加的載荷情況) ，若薄膜應力和彎曲應力超過材料的塑性準則，就會發生這種過度變形。因為塑性變形僅在過度變形之后才會發生，所以，一次應力準則同樣保證無塑性失穩的危險。

　　因此用許用應力強度保證過度變形的塑性失穩之間具有足夠的安全裕度。一次應力可分成總體一次薄膜應力(存在于整體不連續區之外或載荷作用的不連續區域之外) 和局部一次薄膜應力(它在整體不連續區之內) 兩種。在一個給定的截面上，真空技術網(http://smsksx.com/)認為薄膜應力強度和薄膜加彎曲應力強度應沿著應力分量的支撐線段，按平均值或線性值確定。本文以升降式止回閥閥體為例，探討一次應力計算方法。

2、主要參數

　　安全等級二級

　　材料06Cr18Ni11Ti

　　許用應力120.6MPa

　　公稱壓力6.3MPa

　　公稱通徑10mm

　　設計壓力5.8MPa

　　設計溫度100℃

　　使用壽命30a(承壓件)

3、分析

　　根據NB/T 20010.10-2010及RCC-M 的相關規定，為保證閥體在工作條件下的安全性、可靠性及壓力邊界的完整性，按NB/T 20010.10- 2010 中O 級及A 級準則進行評價。真空技術網(http://smsksx.com/)認為閥體載荷主要包括設計內壓和管道反作用力。

4、應力計算

　　閥門所承受的主要載荷包括設計壓力、自重和管道反作用力。模型(圖1) 中的載荷包括設計壓力(P= 5.8MPa)、管道反作用力和自重。

圖1 閥體網格劃分

　　有限元計算后，得到閥門的Tresca應力分布( 圖2 和圖3) 。

圖2 閥體第一個位置Tresca應力分布

圖3 閥體第二個位置Tresca應力分布

　　根據承壓邊界一次應力的分類原則，由應力云圖顯示的應力分布結果，并結合應力線性化曲線圖(圖4 和圖5) 對閥體進行評價。

圖4 閥體第一個位置應力線性化曲線

圖5 閥體第二個位置應力線性化曲線

　　閥體有兩個位置需要評價(表1) 。第一個位置為閥體中法蘭底端的閥頸處，是一個整體結構不連續區，此處的一次薄膜應力強度不超過32MPa，一次薄膜加彎曲應力強度不超過49MPa，一次加二次應力強度不超過90MPa。第二個位置為閥體右端斜通徑處，此處的一次薄膜應力強度不超過30MPa，一次薄膜加彎曲應力強度不超過52MPa，一次加二次應力強度不超過91MPa。

表1 閥體評價位置

5、結語

　　經分析和試驗結果證明，用壓力面積法求解一次應力存在較大誤差。現在通過有限元應力線性化的方法，求解一次應力，是國際上通用的可靠度較高的方法。有限元應力線性化的方法在閥門設計中有廣泛的用途。