张恩龙 齐东杰 李文明 陈 扬 ,2

（1、中国有色(沈阳)泵业有限公司,辽宁 沈阳 110144 2、沈阳工业大学材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110870）

1 概述

隔膜腔作为大型高压隔膜泵液力端的关键件之一，其结构强度强度关系着隔膜泵液力端能否安全、稳定运行。随着有限单元法及其商业化软件在机械行业的不断推广和应用，现如今通常采用三维建模加静强度分析的模式来确定其结构强度和安全性。以某工作压力8MPa的隔膜腔为例，本文利用有限单元法研究了隔膜腔结构尺寸及形状变化对强度的影响，为隔膜腔设计提供参考。

2 隔膜腔结构尺寸变化对应力的影响

2.1 隔膜腔与腔体连接处厚度变化对应力影响分析

以该隔膜腔（将隔膜腔与内胆做成一体）为研究对象，如图1所示，利用ADINA软件对隔膜腔进行分析；采用1/4模型进行分析，约束对称面及隔膜腔与腔体法兰连接端面；在隔膜腔与隔膜室盖、隔膜腔与出料阀箱螺栓连接处施加螺栓力；在隔膜腔与矿浆接触位置施加计算压力。隔膜腔三维有限元分析几何模型、网格模型分别如图2和图3所示。

图1 修改尺寸前后的隔膜腔结构对比

图2 隔膜腔几何模型

图3 隔膜腔有限元模型

图4 隔膜腔应力云图、位移云图

当图1中高亮尺寸为0.1 m时，隔膜腔的有限元模型及单元、节点应力云图和位移云图如4所示。

2.2 不同接口厚度尺寸隔膜腔的强度分析

首先对隔膜腔图中浅色高亮尺寸不断增大的情况下，分析隔膜腔隔膜头圆角和冠线圆角处应力的变化。……