2。利用简化模型，可求出泵阀关闭时刻阀盘的速度为﹣19.3676m/s，加速度为﹣33476.65m/s2。
以简化模型获得的关闭时刻阀盘的速度和加速度作为运动界限条件，利用 ANSYS/LS—DYNA 软件构建泵阀的三维模型，模拟阀盘攻击阀座的历程。按泵阀的实际尺寸建立泵阀整体模型，省略密封圈，凭据钻并泵阀实际工况设置质料属性及几何约束条件，接纳 8 结点六面体单位进行网格化划分，建立模型，剖视图如图 l 所示。
图 1 泵阀三维模型剖视图
应用动力学理论剖析处理碰撞、滑动接触界面问题，获得锥角 45 °、7 #阀阀盘在闭合阶段爆发最阵势部应力时的应力漫衍图，如图 2。
图 2 阀盘应力漫衍图
由图 2 获得阀盘在攻击阀座的历程中，爆发的最阵势部集中应力为 0.955×109Pa，从而可知泵阀锥面下端应力集中区域蒙受的脉动循环载荷 0.955×109Pa，周期为 0.5s（泵阀的冲次为 120 次／min)，如图 3。
图 3 锥面下端应力集中区域受力形式
在脉动循环应力作用下，锥面下端应力集中区域更易形成疲劳裂纹，使泵阀的疲劳强度显著降低，这一点与阀座失效的宏观形貌中锥面下部爆发严重塑性变形的现象完全吻合� ？杉�，泵阀攻击时应力集中引起的攻击疲劳是泵阀失效的主要原因。
本文接纳三维几何实体模型取代文献中的二维平面模型，将种种类型动力载荷施加到结构模型的特定受载部分，模拟真实碰撞历程。利用 ANSY/LS—DYNA 软件有限元显式非线性动力剖析求解程序，盘算获得越发精确的应力解，并且对应力漫衍的方位有越发直观的认识。
2 泵阀质料的S-N曲线
钻井泵阀的制造质料广泛接纳40Cr钢，40Cr钢属低合金中碳结构钢，经调质处理后，具有可塑性好、疲劳强度高、缺口敏感性低、低温攻击韧性优良等特性。力学性能见表1。
| σb/MPa | σ0.2/MPa | δs/％ | ψ％ |
|---|---|---|---|
1080 | 950 | 18.0 | 58.0 |
文献给出了 40Cr 钢平滑试样在 105~1010 循环周次规模内的疲劳寿命（S-N）曲线，如图 4 所示。
图4 40Cr钢S-N曲线
在 105~108周次规模内，疲劳曲线可用 Basquin 方程式描述：
式中σa——疲劳载荷应力幅；
Nf——σa作用下爆发疲劳破坏时的载荷循环周次；
σ'f——疲劳强度系数；
b——疲劳强度指数或 Basquin 指数。
将实验结果拟合获得 40Cr 钢 S-N 曲线的 Basquin 方程为：
