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傳統(tǒng)的離心泵泵體設(shè)計通常是先根據(jù)客戶給定的泵設(shè)計參數(shù)，然后利用現(xiàn)有的大量經(jīng)驗數(shù)據(jù)及經(jīng)驗公式來進(jìn)行泵體壁厚的估算與設(shè)計。一，在設(shè)計完成后再根據(jù)樣機(jī)測試的試驗結(jié)果對產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚鹘y(tǒng)的設(shè)計方法雖然簡便，但卻存在諸多缺陷：首先，公式及經(jīng)驗系數(shù)存在一定的局限性，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的泵體來說，使用經(jīng)驗公式一般很難準(zhǔn)確計算出各個部位的應(yīng)力值；其次，泵體的設(shè)計除了要滿足一定的強(qiáng)度要求外，還要滿足一定的剛度要求，傳統(tǒng)的設(shè)計校核方法很難算出某些關(guān)鍵部位的變形量。
隨著計算機(jī)技術(shù)及數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，有限元分析方法開始廣泛應(yīng)用到泵結(jié)構(gòu)及水力性能的優(yōu)化設(shè)計中。大多數(shù)文獻(xiàn)對強(qiáng)度計算結(jié)果的分析評價準(zhǔn)則都涉及較少，它們基本上都是簡單地將計算結(jié)果與一個許用值來進(jìn)行對比評價。然而，由于不同類型的應(yīng)力對結(jié)構(gòu)破壞的影響因素是不同的，例如相同大小的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力或者彎曲應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的破壞效果是完全不一樣的，因此，必須深人地研究泵體結(jié)構(gòu)校核的應(yīng)力評價方法及準(zhǔn)則。本文以有限元方法為基礎(chǔ)，研究了借鑒壓力容器行業(yè)比較流行的“分析設(shè)計法”進(jìn)行泵體應(yīng)力分析的可行性，并根據(jù)泵產(chǎn)品與普通壓力容器的異同點，著重探討了運用“分析設(shè)計方法”對泵體進(jìn)行強(qiáng)度分析校核的一些關(guān)鍵技術(shù)與方法。
目前，國際上常用的離心泵n類及班類標(biāo)準(zhǔn)(如ISO 5199和ISO 9908)，對離心泵泵體的設(shè)計均未給出明確的材料許用應(yīng)力及評價標(biāo)準(zhǔn)。然而，ISO 9905離心泵技術(shù)條件I類標(biāo)準(zhǔn)和API 610:(1995)石油、重化工和天然氣工業(yè)用離心泵標(biāo)準(zhǔn)卻對離心泵泵體的強(qiáng)度設(shè)計給出了一定的指導(dǎo)原則。其中ISO 9905在4.4節(jié)指出了泵殼的設(shè)計應(yīng)力不應(yīng)超過相關(guān)材料規(guī)范中給定的數(shù)值，同時對受壓部件的計算方法和材料的安全系數(shù)的選擇應(yīng)該符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)；API 610:(1995)在2.2節(jié)提出了更明確的指導(dǎo)原則，它要求泵體材料的設(shè)計應(yīng)力不應(yīng)超過ASME規(guī)范第II卷中給定的數(shù)值，同時，對于鑄造材料，應(yīng)當(dāng)援用ASME規(guī)范第VII-1冊中規(guī)定的安全系數(shù)，并且指出對于各類非鑄造的壓力泵殼應(yīng)當(dāng)符合ASME規(guī)范第VII-1冊中的設(shè)計規(guī)則。
顯然IS09905和API 610給出了應(yīng)用ASME壓力容器規(guī)范進(jìn)行泵體強(qiáng)度設(shè)計的可行性和指導(dǎo)原則。其實，離心泵泵體作為一種旋轉(zhuǎn)動力機(jī)械的主要受壓部件，其本身就可以看作是一種特殊的壓力容器，從目前公開出版的論文資料滲考文獻(xiàn)可以看到，ASME規(guī)范第2冊中給定的壓力容器“分析設(shè)計法”是完全可以移植到離心泵泵體的強(qiáng)度設(shè)計與校核中的。
“分析設(shè)計法”是一種以彈性應(yīng)力分析和塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)的設(shè)計方法，早已被世界各國公開承認(rèn)和廣泛采用。在“分析設(shè)計法”中彈性計算的應(yīng)力根據(jù)其產(chǎn)生原因和導(dǎo)出方法被分成一次總體薄膜應(yīng)力(P)、一次局部薄膜應(yīng)力(P)、一次彎曲應(yīng)力(Pb)、二次應(yīng)力(Q)和峰值應(yīng)力等五大類。由于各類應(yīng)力對于結(jié)構(gòu)破壞的危害程度是不同的，ASME規(guī)范根據(jù)等安全裕度原則對不同的應(yīng)力類型規(guī)定了不同的許用極限，對于危險性較小的應(yīng)力給出了比危險性較大的應(yīng)力更高的許用值。
運用“分析設(shè)計法”進(jìn)行強(qiáng)度校核的關(guān)鍵在于如何正確的進(jìn)行應(yīng)力分類，并將有限元法計算得到的總應(yīng)力場分解成規(guī)范中定義的各類應(yīng)力。由于離心泵泵體的結(jié)構(gòu)比一般的壓力容器更加復(fù)雜，因此，在對其進(jìn)行應(yīng)力分類及分解時必須格外小心。總的來講，在進(jìn)行泵體應(yīng)力分析時，可以參照一般壓力容器的相關(guān)分析方法，按照下面的步驟進(jìn)行。
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