柱支承鋼筒倉穩(wěn)定性能的數(shù)值分析及參數(shù)研究.pdf

1、柱支承鋼筒倉作為一種簡單、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)類型，已廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、冶金、糧食、水泥等工業(yè)領(lǐng)域。近些年來，各國學(xué)者對鋼簡倉的結(jié)構(gòu)行為，尤其是穩(wěn)定性能進(jìn)行了大量的研究，但多數(shù)研究主要集中于均勻支承條件下的鋼筒倉結(jié)構(gòu)，而對非均勻支承條件下的筒倉結(jié)構(gòu)的受力性能和設(shè)計(jì)技術(shù)的認(rèn)識還非常有限。目前，我國還沒有專門的鋼筒倉設(shè)計(jì)規(guī)范，這就給設(shè)計(jì)人員帶來了困難，因此，設(shè)計(jì)的鋼筒倉尤其是柱支承鋼筒倉尚存在著安全隱患，亦發(fā)生了不少鋼筒倉倒塌事故。本文以武漢青山區(qū)“7

2、.9”倒塌柱支承鋼筒倉為研究背景，采用線性應(yīng)力分析、線性特征值屈曲分析及非線性屈曲分析等數(shù)值分析方法，對該類鋼筒倉的結(jié)構(gòu)受力特性以及穩(wěn)定性能進(jìn)行了系統(tǒng)分析；對柱支承鋼筒倉的主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了研究，并確定了敏感參數(shù)的合理選取，旨在為該類筒倉的合理設(shè)計(jì)提供一定的理論參考。主要工作內(nèi)容如下：
　　 1、在對事故筒倉進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測和材性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了柱支承鋼筒倉的有限元模型。分析了筒倉貯料荷載的計(jì)算方法；探討了考慮貯料密度連續(xù)變化情況

3、下，筒倉倉壁壓力的計(jì)算公式。
　　 2、通過線性應(yīng)力分析得到了柱支承鋼筒倉在貯料荷載作用下的應(yīng)力以及變形分布特點(diǎn)。結(jié)果表明，支承柱頂端附近的倉壁殼體以及轉(zhuǎn)折連接處的倉壁殼體均出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，且柱頂附近區(qū)域也為筒倉徑向變形最大的位置，出現(xiàn)明顯的凹陷區(qū)；通過特征值屈曲分析，得到柱支承鋼筒倉的屈曲模態(tài)，從結(jié)構(gòu)的屈曲模態(tài)能夠看出支柱頂端附近的倉壁殼體最先發(fā)生屈曲，支承柱的穩(wěn)定性能相對較好。
　　 3、在線性分析的基礎(chǔ)上，

4、對事故筒倉進(jìn)行非線性屈曲分析，包括幾何非線性屈曲分析和彈塑性屈曲分析，進(jìn)一步研究了柱支承鋼筒倉的穩(wěn)定性能。通過幾何非線性屈曲分析得到，在結(jié)構(gòu)屈曲時(shí)，倉壁和支柱的最大等效應(yīng)力均超過材料的屈服強(qiáng)度；而通過彈塑性屈曲分析得到，在結(jié)構(gòu)屈曲時(shí)，支柱頂端的附近區(qū)域的倉壁殼體會形成一定范圍的塑性區(qū)，而立柱還處于彈性狀態(tài)。
　　 4、在屈曲分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論了柱支承鋼筒倉的主要幾何參數(shù)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響，找出敏感參數(shù)，并確定了敏感參數(shù)的