运用UG软件对水下高压焊接试验舱进行了三维设计，完成了零部件模型相应的装配和用于指导现场生产的二维工程图，并运用ANSYS有限元分析软件对水下干式高压焊接试验舱的舱体快开结构进行了强度及疲劳分析，分析设计结果达到了在海下特殊压力、温度等情况下进行工作的试验舱的设计要求。 

　　高压容器是石油、化工、冶金、核电站、宇航、医药和食品等领域大量应用的设备之一。随着科技的发展，其应用范围越来越广，操作压力和操作温度的不断提高也使得结构型式与结构尺寸日趋复杂和增大，因此，化工容器出现了大型化和高参数化的发展趋向。新结构、新材料和新工艺不断采用，使得高压容器在设计、制造等方面面临许多新的课题。水下高压焊接试验舱是目前进行的水下干式管道维修系统研究的一项子课题，其目的是研制出一套适合60m水深的海底管道干式高压焊接样机与工艺。文中以水下高压焊接试验舱为载体，对试验舱用Unigraphics软件（简称UG）进行三维设计，并对快开结构运用ANSYS软件进行有限元分析。

　　一、高压焊接试验舱及其快开结构介绍

　　高压焊接试验舱总体上为带有两椭圆形封头的卧式压力容器，筒体部分采用标准规范使用的常规鞍座结构固定在地面上，并且快开封头部分能进行往复移动，其结构示意图见图1。快开结构采用齿啮卡箍式端盖结构，由筒体齿形法兰、封头齿形法兰、卡箍圈和环形橡胶密封圈4个主要部件组成。齿形法兰是在标准长颈对焊法兰的基础上不配钻螺栓孔并以螺栓中心圆为法兰外圆，同时在法兰环板外缘上开有若干对称的齿而制成，配对筒体齿形法兰和封头齿形法兰上的齿对应且位置固定不变。卡箍圈在其封头齿形法兰一侧开有若干齿槽而筒体齿形法兰一侧无齿，卡箍圈上的齿槽也必须和封头齿形法兰上的齿形相对应，以使得封头齿形法兰上的齿能顺利进入卡箍圈上的齿槽内。同时为了使得封头齿形法兰上的齿在卡箍圈转动启闭时与筒体齿形法兰上的齿对中，可以在筒体齿形法兰的两个齿面上设置定位销。

　　快速开关盖式压力容器是指将启闭容器的端盖旋转到一定角度或将锁紧件移动一定距离，就可完成启闭的压力容器，简称快开式压力容器。由于不需要逐个拧紧或松开紧固螺栓，快开压力容器的启闭时间一般很短，因而被广泛地应用于需要频繁启闭容器端盖的间歇操作场合。快开装置的结构形式很多，但按其基本原理大致可分为齿啮式、卡箍式、压紧式、剖分环式和移动式5大类。文中研究的是卡箍式快开结构。

　　二、高压焊接试验舱的UG建模

　　UG软件主要由以下几大主模块组成：CAD(计算机辅助设计)主模块、CAM(计算机辅助制造)主模块、CAE(计算机辅助工程)模块和钣金件主模块。文中主要运用CAD(计算机辅助设计)主模块中实体建模、特征建模及装配建模等模块对高压焊接试验舱进行模型的建立，由三维模型图生成二维工程图，以用于指导生产，极大节省了产品的设计周期，使设计过程更加快捷、直观。

　　1、零部件模型的建立

　　UG是一种复合建模工具，它提供了多种建模方法，主要有实体建模、线框建模和自由曲面建模等。在模型的建立过程中需要依据对象的特点而定，在此次研究的高压焊接试验舱零部件模型的建立过程中主要用到了实体建模的方法，下面以卡箍为例来体现本次设计建模的过程。

　　根据卡箍的结构特征，用旋转建模的方法建立卡箍结构的整体外圈模型，再使用拉伸、阵列及开孔等命令逐一建模。其他零部件的建立过程也类似，在此建模的过程中使用了基本命令，并没有使用曲面建模等复杂的建模方法，实现了建模过程的简单化，最终达到建模的目的。