近年来,随着国民经济的不断发展、水电、石油化工等行业对高效、低成本大型球阀的需求越来越大,同时也对大型球阀的性能要求也越来越高。多年来对大口径球阀的结构优化只能依靠工程经验。活门及阀体作为大口径球阀承压主要部件,由于其结构复杂,会产生应力集中、变形不协调,从而导致球阀使用寿命降低并发生泄漏。因此,有必要采用先进的计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)技术对大口径球阀活门及阀体的强度、刚度进行数值分析和优化设计,从而为大型球阀结构的改进提供了指导和依据。　　本文以某型号大型球阀活门及阀体为主要研究对象,运用大型有限元软件ANSYS对其进行有限元静力分析、结构优化、疲劳分析等。主要研究内容如下:　　1.建立大口径球阀活门及阀体结构的有限元分析模型,分析活门及阀体结构的强度与形变,得到了活门与阀体的等效应力的大小和分布,进而找出了结构的薄弱环节。　　2.以活门及阀体的质量、刚度作为约束条件,最大应力、最大最大位移作为目标函数,以活门及阀体的基本尺寸作为设计变量,结合敏感性分析及Pareto多目标优化,获得了合理的加强筋结构尺寸和位置,改善球阀整体的应力分布,使其分布更加均匀,提高了球阀整体结构安全性和经济性。　　3.对改进后的活门及阀体的结构进行可靠性分析,获得寿命、损伤、安全系数等可靠性参数,查找出容易产生疲劳失效的部位,并对大口径球阀的安全性进行了评估,结果表明改进后的活门及阀体在工作压力下是安全可靠的,满足设计要求。