采用有限元法计算了常温下球阀的密封接触应力分布和变形情况。分析结果表明，在球阀的密封结构设计中选用聚四氟乙烯作为阀座材料是可行的。
1、概述
密封失效是阀门常见的失效形式之一。由于密封结构中包含复杂材料特性的密封元件，有限元求解过程中包含复杂的非线性接触分析。密封结构在工作状态中存在不稳定工况( 如温度、压力和密封介质特性) 等，使采用有限元法进行密封接触分析涉及到几何非线性和材料非线性等问题。几何非线性主要体现在接触过程中接触部位的准确确定从而正确地设置接触对，真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为材料非线性主要是指由于大多数密封件中通常会采用一些具备超弹性和粘弹性的非线性材料，如各种类型的橡胶和工程塑料等。本文以球阀为例，对常温下球阀的密封件进行有限元接触分析，获得其接触应力和接触变形情况，检验校核聚四氟乙烯阀座是否符合强度要求和密封变形限制。
2、有限元建模及加载
2.1、载荷计算
在实际工况下，球阀的球体在介质压强的作用下产生微小偏移量挤压介质出口端的阀座密封件，使得两者密封面接触(图1) 。密封件受到阀体限制产生塑性变形，通过阀座端面将力传递到阀体，由于阀体与外接法兰管件连接，受到固定作用，连接的端面产生对应的平衡，使整体处于平衡状态。根据对实际工况下球阀密封状态时力传递过程(图2) 的分析可知，在阀门的密封状态，载荷即外界作用力主要包括介质压力、接触压力和端面压力。由此可知，阀座的载荷理论值q 主要包括介质压力、接触压力和端面压力。