总结了一种合理有效的设计思路，通过以上2种设计方法的有效结合，在保证零件安全性能的基础上，可以避免单独使用以上2种设计方法时的限制及不足。具体思路为，先用有限元分析方法确定初始目标厚度，然后按照初始目标厚度制造验证性实验的试样，再使用验证性实验方法进行设计验证，求得准确的最小厚度。本文以制冷压力容器领域中的冷凝器特殊形状零件——DN550帽型封头（如图1）为例，通过综合运用基于solidworks simulation的有限元分析方法和验证性实验方法，顺利确定了封头的最小厚度。
1.有限元分析简介
有限元分析法是随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一种计算方法，是一种求解关于场问题的一系列偏微分方程的数值方法。目前，有限元分析法已经广泛应用于机械工程领域，适用于各种结构复杂零件的应力分析、应变分析和位移分析及疲劳分析等。
Solidworks simulation是一款集成在SolidWorks中的基于有限元技术的分析插件。运用Solidworks Simulation，普通的设计人员无需专门培训就可以进行设计分析，并快速得到分析结果，同时可以方便的在设计仿真一体化界面中进行设计修改和优化，从而大幅度地缩短设计周期，节省人力物力，降低设计成本，提高产品市场竞争力。
2.有限元分析求解过程
2.1创建帽型封头三维模型
DN550帽型封头设计参数如表1，根据已知帽型封头结构尺寸（如图1），并预设厚度尺寸为8mm，利用SolidWorks绘制帽型封头三维模型。
2.2创建帽型封头有限元模型
1）定义新算例：算例名称默认为“算例1”，因帽型封头在冷凝器运行时处于静止状态，因此，算例类型选择“静态”。
2）指定材料属性：在“应用/编辑材料”中，Q345R为合金钢，故选择“合金钢”，其弹性模量为210GPa，泊松比为0.28，屈服强度为620.42MPa。
3）添加夹具：对24个螺栓孔添加“固定几何体”约束，该约束用来模拟帽型封头与冷凝器其它零件之间的连接状态。
4）施加外部载荷：添加压力载荷，选择“外部载荷/压力”，由于封头内侧承受水压，故选择压力的方向“垂直于所选面”，依次选择所有直接承受水压的面，压力值取1.0MPa；添加温度载荷，由于介质设计温度55℃，还要定义温度载荷，选择“外部载荷/温度”，单位选择“摄氏度”，温度值取55。
5）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 simulation分析过程中，大多数情况下使用默认的网格设置，既可以使离散化误差保持在可接受的程度，同时使计算时间最短。
2.3运行分析
执行“运行”命令，SolidWorks simulation自动运算，并生成von Mises应力1、位移1、应变1图解。然后分别从应力及安全系数的角度分析处理。
1）应力分析：从von Mises应力1图解（图2）看出，帽型封头最大von Mises应力出现在螺栓孔内侧，最大为336.83MPa，远低于帽型封头材料的屈服强度620.42MPa。因此，对于0345R材质且厚度为8mm的帽型封头的设计是安全的。
2）安全系数分析：首先定义安全系数图解，执行“安全系数”命令，在准则中选择“最大yon Mises应力”，设定应力极限到“屈服力”，然后选择“安全系数分布”，生成安全系数1分布图解（图3），最小安全系数为1.84，在NB/T 47012标准中，对钢制压力容器安全系数规定为≥1.6，此帽型封头最小安全系数大于1.6，因此，从安全系数的角度分析，该帽型封头的设计是安全的。
2.4设计修改及优化
通常第一次预设厚度不是最佳结果，需要多次修改模型数据，重复以上分析过程，直到得出合格且经济的最佳结果，以确定后面验证性实验需要的目标厚度。经分析，从有限元分析的角度，采用Q345R材质的帽型封头最小厚度是8mm。可以据此作为目标厚度，制作下一步验证性实验的试样。
3.验证性实验求解
3.1试样制作
根据上述有限元分析结果确定的DN550帽型封头目标厚度制作验证性实验的试样。
3.2验证性实验求解过程
笔者在《验证性实验在制冷压力容器设计中的应用》一文中介绍了DN550帽型封头的具体验证性实验过程，采用8mm厚度的Q345R钢板制作的帽型封头试样，验证结果合格；依据NB/T 47012标准规定，验证性实验方法求取特殊形状零件厚度时，最小厚度应大于试样厚度，所以DN550帽型封头最小厚度取10mm。
首先用有限元分析方法作为辅助设计，最大程度上缩小了目标厚度的范围，为下一步的验证性实验方法提供目标厚度作为参考，然后根据有限元分析方法确定的目标厚度制作验证性实验的试样。通过两种设计方法的综合运用，最终完成了特殊形状零件——DN550帽型封头的强度设计，确定了封头的最小厚度。
4.结论
2种设计方法的有效结合，取长补短，充分利用计算机硬件及软件在修改及运算方面的先进性，快速确定目标厚度，为验证性实验的成功提供了强有力支持。在保证零件安全性能的基础上，提高了验证性实验的成功率，缩短了设计周期，节约了人力物力，降低了设计成本。