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煤气柜整体有限元分析载荷工况的设计

来源:www.fjazqg.com 发布时间:2022年07月15日
2.2.1煤气柜结构有限元分析方法描述

       目前工程领域内常用的数值模拟方法有:有限元法、边界元法、离散单元法和有限插分法,应用为广泛的是有限元法。曼型干式煤气柜结构及荷载比较复杂,且载荷相对于整体结构较小,结构受力不会超过其弹性极限,所1^1本文利用ANSYS软件,采用BEAM189适用于分析细长、中等粗短或厚梁结构。该单元是基于铁木辛柯梁单元理论,且考虑剪切变形的影响。该单元提供横截面无约束翅曲和有约束翅曲选项。BEAM189是H维二次H节点单元。根据默认设置,每个节点有6个自由度:包括X、Y、ZH个方向的位移和绕H个方向的旋转。有第走个自由度可供选择。该单元适用于线性、大变形或大变形非线性。单元设置中包括应力刚度条件,默认设置大变形是打开弹性、塑性、蠕变和其他非线性材料分析。该单元的横截面可W设置为多种材料的组合截面。

煤气柜


       SHELL18I单元适用于分析薄壳和中等厚度板壳结构。它是四节点单元,每个节点处有6个自由度,包括X、Y、ZH个方向的位接和绕王个方向的旋转。(但如果薄膜选项打开,单元就只有位移自由度)。退化H角形单元只能在MESH过程中用作填充元素。SHELL181可进行分层用于建立复合壳或夹层结构的模型。其理论依据是一阶剪切变形理论。单元的表达是通过对数应变和真实应力的方式。单元动力学把有限薄膜张紧力考虑在内。可是在时间增量下的曲率变化被假定为很小。曼型干式煤气柜的侧板的正交各向异性的结构及载荷的分布情况,使得其环向承载能力远大于竖向承载能力。正交各向异性的材料参数EX、EY、EZ等的方向依据单元标系进行设定。根据抗风环的位置,煤气柜由下到上可分为四层,运行稳定的情况下,煤气柜活塞主要在二层和第H层运行,故操作工况下煤气柜有限元分析时只需要在活塞W下胆气空间结构施加内压。

       本文采用弹性状态下的有限元法进行分析,由于涉及大位移,计算中需要考虑构件的几何非线性P7],在求解中打开大变形开关,使用ANSYS的自动荷载增量技术和弧长法平衡迭代进行荷载增量设计和平衡迭代控制。

2.2.2模型边界条件
       由于本文的研充对象是侧板与立柱的连接部位,根据圣维南原理,距离较远处煤气柜底端约束对该连接部位的受力影响较小。煤气柜立柱与侧板底端是由混凝止结构固定,故对煤气柜底端采用全自由度约束。

2.2.3结构应力有限元分析载荷工况的确定
       根据一章表1.1气柜设计条件,在计算煤气柜结构应力时,应在柜体施加煤气柜正常运行时的内压、起重机重和柜体自重载荷。为了提高煤气柜正常运行的安全性,在分析时考虑危险工况,故施加载荷时増加雪压载荷。在本文应用板壳理论解析解验证煤气柜有限元模型的准确性,解析解一般考虑的载荷较简单,只施加内压情况下居多,故在分析过程中,増加分析内压作用下煤气柜的应力应变这一工况。故结构应力有限元分析的载荷工况:
       (1)大煤气压力800mmH2〇,两台15kN柜顶起重机,柜体自重,基本雪压0.4kNW;
       (2)大煤气压力800mmH2〇。
       当活塞结构沿着柜体内壁立柱升降时,其自重由下部煤气压力所平衡,同时滑动过程中,活塞导轮和柜体之间有相互作用为,但挂一作用力仅存在于一个很小的范围内,且其产生的影响远比煤气压力等其它荷载对柜体产生的影响要小。因此,在对柜体整体每块侧板上还会受到密封油沟弹黃的压力,该压力为一局部压力,对柜体整体变形和内力影响很小,对柜体进行有限元分析时不考虑。其他附属结构载荷简化为集中力施于煤气柜上。
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