我们对DN600 PN10MP分体式和全焊接两种结构的球阀主要零件进行了分析。产品基本参数：设计压力10MPa,阀体材质A105，螺栓材料35CrMoA，阀杆材质20Cr13。分析主要内容如下：

分体式管线球阀阀体及连接螺栓应力分析

由于阀体具有对称性,为减少计算量提高计算速度,我们取模型的1/4进行分析，施加内压10MPa，圆周24个螺栓将阀体和侧体连接起来。

10MPa内压下螺栓连接内部应力分布

从应力分布看，最大应力位于阀体上下轴孔处，最大应力161MPa，低于阀体材料A105的屈服强度250MPa，阀体强度满足设计要求。

10MPa内压下螺栓连接外面应力分布

从应力分布看，外表面应力在100MPa一下，且应力分布均匀，没有应力集中区。

10MPa内压下螺栓连接处局部放大应力分布

从螺栓连接处局部应力放大图看，连接处应力在60~80MPa左右，远低于螺栓材料的屈服强度。

10MPa内压下螺栓连接时的径向应力分布

从径向应力分布图看，径向最大应力位于法兰根部，最大应力71MPa，低于阀体材料的屈服强度，但存在应力集中区，在设计时可以将法兰根部圆弧加大，减小应力集中。

10MPa内压下螺栓连接时的轴向位移

从轴向位移分析，最大轴线位移位于法兰外圆，最大位移量为0.0147mm，法兰端面密封部变形在0.01mm以下，法兰的变形不会影响连接处的密封性能。

10MPa内压下螺栓连接时的径向位移

从径向移位分析，最大径线位移位于阀体中部，最大位移量为0.098mm，阀体的变形在设计尺寸公差允许范围内，不会影响产品的装配和性能。

10MPa内压下各螺栓的受力表

全焊接阀体管线球阀阀体应力分析

10MPa内压下全焊接时的应力分布

从应力分布看，最大应力位于阀体上下轴孔处，最大应力150MPa，低于阀体材料A105的屈服强度250MPa，阀体强度满足设计要求。

10MPa内压下焊接处应力分布

从焊缝连接处局部应力放大图看，焊缝处根部处应力在100MPa左右，低于阀体材料A105的屈服强度，焊缝处的强度满足设计要求。

10MPa内压下焊接时的轴向位移

从轴向位移分析，最大轴线位移位于阀体内部装配阀座部位，最大位移量为0.065mm，变形在设计允许的尺寸公差范围内，不会影响产品的装配和密封性能。

10MPa内压下焊接时的径向位移

从径向移位分析，最大径线位移位于阀体上轴连接处，最大位移量为0.01mm，阀体的变形在设计尺寸公差允许范围内，不会影响产品的装配和性能。

焊接后的残余变形

从焊接后的变形分析，焊接变形最大值位于焊缝外圆处，变形量为0.023mm，焊缝变形较小，在设计允许范围内。

球阀开启45度的流场分析

球阀进口流量50m3/s,进口压力10Mpa时的压力和流场分布

从压力和流场分析图看，在球体处于半开时，进口端和出口端压力为10MPa左右，说明流体经过球体后，压力几乎没有损失，球阀产品流通性能好。

10MPa压力下球体的径向变形

从球体的径向变形分析，在有流体通过时，球体最大变形部位位于球体下部，最大变形量为0.075mm，变形量均在保证密封需要的尺寸偏差范围内，不会影响产品的密封性能。

球体在流场中表面的压力分布

从球体在流场中表面的压力分布看，球体处于半开时，表面局部压力明显高于其它部位，但从压力数值分析，差值在0.015MPa范围内。

球阀开启45°，流量50 m3/s时阀两端的压力和球体受到的扭矩表

10N.m扭矩作用下的球芯应力分布

从分析结果看，在10N.m扭矩作用下，球体与阀杆接触面受到了挤压应力，最大应力为10.4MPa，远低于材料许用挤压应力125MPa。

快速启闭球阀（<0.5秒）阀杆的动应力分析

球阀在1s内开关各一次时阀杆上的动力矩

从分析结果看，球阀处于关闭状态，开启时力矩最大。分析结果也与实际操作测试结果一至。

最大扭矩造成的动应力

最大扭矩造成的动应力剖切图

从分析结果看，阀门开启过程中，最应力在阀杆与球体的接触部位，应力值为3.3MPa，远低于材料的许用应力，说明该处的设计富裕量较大。

结论

综合分析结果，在10MPa压力下，分体式阀体、螺栓和焊缝处应力低于材料的屈服强度，球体的变形符合设计要求，阀杆强度和动应力符合设计要求，焊接残余变形小于机加工公差，流场分析扭矩及刚度符合设计要求。