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解析除尘器外层梁架载荷工效

2012-09-25 中国环保技术网 我要评论(0) 字号:T | T
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  除尘器外层梁架载荷工效,计算模型纵梁截面尺寸为H900@400@18@28mm,Q235钢,由于结构长期在130e高温下工作,钢材的屈服强度

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  除尘器外层梁架载荷工效,计算模型纵梁截面尺寸为H900@400@18@28mm,Q235钢,由于结构长期在130e高温下工作,钢材的屈服强度按195MPa考虑,采用理想弹塑性模型。将横梁传来的荷载作为集中荷载施加在纵梁下翼缘,支座处附近的集中荷载标准值为279.0kN,跨中的集中荷载标准值为423.6kN,同时考虑纵梁自重。由于横梁截面较高,可视为纵梁下翼缘的有效支撑。

  有限元模型,取截面宽度方向为X轴,截面高度方向为Y轴,梁轴向为Z轴。纵梁的翼缘及腹板采用空间梁单元SHELL181,梁端部铰接,梁中部横梁对应位置下翼缘处设置X向约束,立柱对应位置下翼缘处设置Z向约束。

  静力承载性能分析设计荷载作用下,计算模型的等效应力分布(a)。结构的等效应力最大值为195MPa,出现在施加了位移约束的节点附近的极小区域,而结构总体的应力水平较低,远低于屈服强度。

  使用荷载作用下,计算模型的空间变形分布(b)。其中,结构X向及Z向的变形都不足0.4mm,Y向变形是结构的主要变形,其最大值为3.25mm,出现在边跨跨中附近。空间最大变形为3.25mm,约为单跨跨度的1/1929,满足设计要求。

  整体稳定承载力分析根据规范中关于稳定计算的规定和建议,按照结构的最低阶屈曲模态施加初始几何缺陷(初弯曲),峰值为纵梁跨度的1/1000.经特征值屈曲分析得到的纵梁第一阶屈曲模态如所示,其变形状态为上翼缘向平面外倾斜。

  基于具有上述初始几何缺陷的模型,考虑几何非线性的影响,进行二阶弹塑性极限承载力分析。分析得到的荷载)位移曲线如所示,图中纵坐标为相对荷载水平(=实际荷载值/设计荷载值)。

  纵梁的方案优化基于前节对于2、4轴纵梁稳定性能的研究,其稳定承载力安全储备相对较低,侧向(X向)位移过大。而如果依据现行5钢结构设计规范6对于受弯构件稳定性的验算,由于支撑均设置在下翼缘,计算长度过长,稳定应力过大,无法满足规范的相关规定。

  1)优化方案。最直接的改进方法即在受压侧的上翼缘设置侧向支撑,避免出现前述屈曲模态中柱顶处上翼缘的侧向变形。如此即可有效减小纵梁的计算长度,使其不易发生整体失稳。

  2计算模型。本计算模型与前节计算模型基本相同,只是在上翼缘设有支撑处增加了侧向的约束。由于对上翼缘施加侧向约束对应力和变形影响不大,以下仅计算稳定承载力相关的内容。

  3)整体稳定承载力分析。计算方法如前节,仍然按照结构的最低阶屈曲模态施加初始几何缺陷(初弯曲),峰值为纵梁跨度的1/1000.考虑几何非线性的影响,二阶弹塑性极限承载力分析得到的荷载-位移曲线如所示,图中纵坐标为相对荷载水平(=实际荷载值/设计荷载值)。

  可见,设置了上翼缘侧向支撑后,该纵梁的稳定承载力有所提高,平面外的位移得到了很好的控制,并且也能够很好的满足现行5钢结构设计规范6对于梁计算长度的要求。但稳定承载力的提高并不显著,其原因主要是计算中柱顶约束处对应的梁腹板过早进入屈服,这与模型位移约束的施加过于理想化有很大关系,实际结构可以很好缓冲这一现象。


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