（中南大学 机电工程学院，长沙 410083）

0 引言

作为一种真空热处理设备，真空炉具有无氧化脱碳，高效节能等特点，被广泛应用于航空、航天、兵工、核工业等领域零部件生产制造。炉门组件是真空炉关键组件，用于实现炉门与炉体的密封配合。大型真空炉炉门结构复杂，尺寸变化大，且载荷工况恶劣，按常规方法进行设计分析较为困难。目前多采用有限元法进行设计分析[1,2]，原晓刚等[3]采用壳单元研究了外压圆柱壳体容器稳定性问题。壳单元的使用具有一定局限性，无法在危险截面进行厚度方向的应力线性化分析，且厚度较大的局部结构处，无法使用壳单元进行建模。李志刚等[4]采用全实体建模的方法，研究了水下分离器结构总体塑性变形。而大型设备FEM建模时，采用全实体单元会导致网格数量过多，计算资源消耗大。当设备结构复杂时，还会给模型的建立带来较大困难。

针对上述问题，本文以某型号卧式真空炉炉门组件为研究载体，结合其实体、薄壁组合的结构特点，采用体-壳组合模型、全实体模型两种不同建模方法对其进行仿真分析。体-壳组合模型建立时，门体法兰与内、外封头连接区域附近的封头及法兰采用实体单元建模，其余部分采用壳单元建模。通过此种方式建立模型，有利于模拟仿真封头与法兰连接处应力集中等真实情况。但体、壳单元节点自由度不同[5]，建模时需解决体-壳单元在连接界面处节点自由度匹配问题。谢最伟等[6,7]运用刚度叠加法和MPC法对体-壳组合模型进行了仿真分析，并且与全实体单元模型进行对比，得到较为理想的模拟结果，但并未进行相应的实验验证。……