大型火電廠鍋爐鋼結(jié)構(gòu)靜力及穩(wěn)定性分析.pdf

1、本文運(yùn)用有限元分析方法和大型商業(yè)軟件ANSYS對(duì)某大型發(fā)電廠鍋爐支架鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了空間整體靜力分析、大板梁靜力分析、梁柱連接分析以及結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析研究。 在結(jié)構(gòu)整體靜力分析方面，根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際布置和構(gòu)件尺寸建立三維模型，在考慮恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載等不同荷載組合的工況下，分析了結(jié)構(gòu)的整體受力性能，為工程實(shí)際提供參考。 鍋爐鋼結(jié)構(gòu)大板梁是電廠鋼結(jié)構(gòu)中的主要受力構(gòu)件，承擔(dān)所有吊起鍋爐的豎向荷載。在大板梁靜力分析及梁柱連接分析

2、方面，選用接觸單元和目標(biāo)單元模擬大板梁和柱的接觸關(guān)系，彈簧單元模擬柱的抗側(cè)移剛度，采用狀態(tài)非線性分析方法分析了板梁的靜力性能和梁柱連接的受力特點(diǎn)。大板梁支座一般采用圓弧形支座的形式，大板梁與支座連接的有限元模擬一般采用完全鉸接或者完全滑動(dòng)的形式，而這兩種模擬結(jié)果都不太精確，前者會(huì)在支座處產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，后者使得跨中撓度過(guò)大。本文采用的分析方法更精確模擬梁柱連接節(jié)點(diǎn)，得到更合理的結(jié)果。 對(duì)于鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性能，目前還沒(méi)有

3、足夠有效的設(shè)計(jì)與分析方法，設(shè)計(jì)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)框架時(shí)，一般不考慮框架本身的整體穩(wěn)定性，而是用計(jì)算柱子的穩(wěn)定性來(lái)代替?？紤]框架整體穩(wěn)定性時(shí)，必須考慮二階效應(yīng)即幾何非線性的影響。因此本文引入幾何剛度矩陣和大位移剛度矩陣，充分考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性和大變形影響，通過(guò)ANSYS軟件中的兩種屈曲分析方法對(duì)鋼架整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析，模擬出結(jié)構(gòu)荷載－位移曲線，從而計(jì)算出結(jié)構(gòu)的屈曲荷載。所用的兩種屈曲分析方法分別為： ① 線彈性穩(wěn)定分析：分別以無(wú)豎向支撐和

4、有豎向支撐的框架為計(jì)算對(duì)象，采用ANSYS特征值屈曲計(jì)算方法，得出結(jié)構(gòu)的前四階特征值屈曲模態(tài)和特征值系數(shù)。分析表明帶有豎向支撐的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)形式由有側(cè)移失穩(wěn)變成了無(wú)側(cè)移失穩(wěn)，特征值屈曲系數(shù)也有一定程度的提高。 ② 非線性穩(wěn)定分析：分別以一階特征值屈曲模態(tài)、假想水平荷載初始構(gòu)形和風(fēng)荷載作用側(cè)移為初始缺陷進(jìn)行了幾何非線性和雙重非線性迭代計(jì)算。模擬出結(jié)構(gòu)荷載－位移曲線，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的屈曲荷載。對(duì)各種初始缺陷下的極限承載力進(jìn)行了對(duì)比，定性的說(shuō)