文摘：对于制冷压力容器异型件的设计，传统的设计方法往往无法解决。通过有限元分析方法或验证性试验的有效结合，可以方便有效地完成异形件的设计，并给出了具体的应用方法。实例表明，两种设计方法的结合缩短了设计周期，降低了设计成本。对从事制冷压力容器行业的设计人员具有一定的指导作用。

关键词：制冷压力容器；验证性试验；异形件；有限元分析

中电通th49号文件标识码甲条2095-6363（2016）06-0211-02

经过多年的设计实践，总结出一套合理有效的设计思路。通过上述两种设计方法的有效结合，在保证零件安全性能的基础上，避免了单独使用上述两种设计方法的局限性和缺点。具体思路是通过有限元分析法确定初始靶厚，然后根据初始靶厚制作验证性实验样品，再利用验证性实验方法进行设计验证，得到准确的小靶厚。本文以制冷压力容器领域中冷凝器的特殊形状部件dn550顶盖（如图1所示）为例，采用有限元分析方法和基于SolidWorks仿真的验证性试验方法相结合，成功地确定了顶盖的小厚度。

随着计算机技术的发展，有限元分析是一种计算方法，是求解一系列场问题偏微分方程的数值方法。目前，有限元分析方法已广泛应用于机械工程领域。适用于各种复杂结构件的应力分析、应变分析、位移分析和疲劳分析。

SolidWorks仿真是一个集成在SolidWorks中的基于有限元的分析插件。通过SolidWorks仿真，普通的设计人员无需经过专门的培训就可以进行设计分析，快速得到分析结果。同时，在设计仿真的集成界面中方便地对设计进行修改和优化，从而大大缩短设计周期，节省人力物力，降低设计成本，提高产品的市场竞争力。

dn550顶盖设计参数见表1。根据已知的帽头结构尺寸（如图1所示）和预先设定的厚度尺寸8mm，用SolidWorks绘制帽头三维模型。

1） 定义新的计算示例：默认情况下，计算示例的名称为“计算示例1”。由于冷凝器运行时顶盖处于静态，因此计算示例类型为“静态”。

2） 增加夹具：对24个螺栓孔增加一个“固定几何”约束，用于模拟顶盖与凝汽器其他部件的连接状态。

3） 生成网格：选择生成网格，网格因子使用默认的中等密度网格。在SolidWorks仿真分析过程中，大多数情况下采用默认的网格设置，不仅可以使离散化误差保持在可接受的水平，而且可以使计算时间小化。

执行“运行”命令，SolidWorks simulation自动计算并生成von Mises应力1、位移1、应变1图。然后对其应力和安全系数进行了分析和处理。

一般情况下，预设定厚度不是结果，模型数据需要多次修改，需要重复上述分析过程，直到得到合格的、经济的结果，才能确定后期验证实验所需的目标厚度。根据分析，从有限元分析的角度来看，Q345R材质的帽头小厚度为8mm。可作为下一步验证性实验的靶厚。

根据上述有限元分析结果确定的dn550瓶盖靶厚，制作了验证实验样品。

首先，采用有限元分析方法作为辅助设计，限度地缩小靶厚范围，为下一步的验证性实验方法提供参考。然后，根据有限元分析方法确定的靶板厚度，制作验证性实验样品。通过两种设计方法的综合应用，终完成了异形件dn550瓶盖的强度设计，确定了瓶盖的小厚度。

这两种设计方法的有效结合，充分利用了彼此的优缺点，在修改和操作中充分利用了计算机软硬件的先进性，快速确定了目标厚度，为验证实验的成功提供了有力的支持。在保证零件安全性能的基础上，提高了验证试验的成功率，缩短了设计周期，节约了人力物力，降低了设计成本。