混合法在確定高爐爐殼開孔強度中的應用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、冶金工程中高爐爐殼上密集、形狀各異的孔洞分布,以及高爐爐殼所承受的復雜多變載荷給固體力學理論及實驗技術提出了新的課題。如何準確判定爐殼上開孔位置、大小、形狀對爐殼強度的影響,研究出一套切實可行的判定方法,是冶金行業(yè)中急需解決的關鍵問題之一。為了探討孔洞對爐殼應力狀態(tài)的影響,合理設計和布置爐殼上的開孔位置,延長高爐爐殼壽命,保證高爐的正常生產,本文在以下幾方面進行了系統(tǒng)研究工作:①考慮到爐殼上具體的開孔形狀,分別就單孔情況下對

2、圓孔、長圓孔、方孔在 不同載荷條件下進行解析解分析。②對單排多孔狀態(tài)下單孔的位置、大小變化所引起的應力集中系數的改變,通 過有限元法進行計算分析,得到各參數對其影響規(guī)律,并將結果與公開發(fā)表 的文獻上的數據進行比較,在確認其變化規(guī)律的同時,驗證本文后面針對具 體生產實踐所應用的計算方法的準確性以及所應用的有限元軟件的可靠性。③為鋼鐵企業(yè)爐殼開孔強度計算問題,建立了一套系統(tǒng)的計算方法。由于高爐 實際工況的復雜性和特殊

3、性,不可能完全按照高爐的實際工況建立有限元模 型。本文采用了包括分析計算、有限元計算、光彈性分析、現場電測及現場 光測在內的混合法,分別對某鋼鐵企業(yè)內的兩座高爐進行開孔分析。具體方 法是首先根據現場及有關單位提供的高爐實際工況、材料性能、結構尺寸, 根據已知的各項參數,計算出整體應力,并分析得出最大整體應力。隨后, 根據所求出的最大整體應力,應用ALGOR和ANSYS有限元計算軟件,對這兩 座高爐安裝冷卻筒的各種

4、開孔情況分別進行彈性有限元法分析,得出開孔后 爐殼應力分布狀況,以壓力容器的強度的標準判據來判定開孔后爐殼的安全 性。④用三維光彈性實驗分析的方法,模擬高爐爐殼爐腰部位,制作一個直徑為 680mm的大型模型,并模擬高爐實際載荷條件,對高爐爐殼進行研究,得到 不同開孔情況下爐殼應力場的分布的實驗數據。⑤首次用電測與數字圖象相關測量方法進行高爐爐殼現場實際應力的測試,將 實驗結果與整體應力計算結果進行比較和分析,作為

5、有限元計算邊界條件確 定的依據,為工程提供可靠的數據,并使得電測和數字圖象相關測量方法的 現場實測技術在冶金行業(yè)上得到應用。全文從理論、計算、試驗到工程應用實踐,將混合法首次在冶金行業(yè)的高爐爐殼強度分析中得到應用,建立了一套系統(tǒng)完整的高爐爐殼開孔強度的評定方法。本文的研究成果已經在實踐中得到應用并取得良好的效果,可以在冶金行業(yè)中推廣應用。關鍵詞: 高爐爐殼 開孔強度 應力集中系數 有限元法 混合法 光

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