FRP煙道力學性能預測及設計.pdf

1、“煙塔合一”作為先進的環(huán)保技術(shù)，它可節(jié)約基建投資和運行成本，有效提升脫硫后煙氣的擴散高度，降低污染。FRP煙道設計作為“煙塔合一”技術(shù)的重要內(nèi)容，應用時間較短，缺乏工程案例和設計標準，目前存在主要技術(shù)問題是：煙道材料是各向異性的，缺少有效預測煙道力學性能的方法。本文主要從強度、剛度、熱膨脹系數(shù)3個方面對FRP煙道力學性能進行預測，為煙道結(jié)構(gòu)設計提供參考，并開發(fā)了可視化FRP煙道設計程序。
　　文中首先建立了層合板漸進失效分析的強度

2、預測模型。將改進的Hashin失效準則和材料退化模型集成到有限元分析中，通過重啟動技術(shù)完成每一步荷載加載，模型可有效地模擬層合板從初始失效到最終破壞的漸進失效過程。利用該模型預測了不同鋪層層合板結(jié)構(gòu)的極限強度，模擬結(jié)果與文獻試驗結(jié)果吻合較好，誤差都在7％以內(nèi)，驗證了失效模型的正確性，為預測煙道結(jié)構(gòu)極限強度提供了依據(jù)。
　　然后建立了單向復合材料RVE模型?；诩氂^力學，利用有限元方法建立了細觀與宏觀的關(guān)系，材料的宏觀彈性模量和熱膨

3、脹系數(shù)預測值均與試驗值吻合良好。利用這一模型研究了細觀參數(shù)對煙道單向復合材料宏觀彈性模量和熱膨脹系數(shù)的影響，為煙道單向復合材料的優(yōu)化設計奠定了基礎(chǔ)，減少了試驗重復次數(shù)。
　　再提出了層合板RVE模型。將各單層的力學性能與層合板整體性能關(guān)聯(lián)起來，利用有限元方法預測了層合板9個等效彈性模量和3個等效熱膨脹系數(shù)，通過與文獻對比，誤差在2%以內(nèi)，驗證文中模型的有效性，為煙道結(jié)構(gòu)計算提供參數(shù)。利用該模型預測了4種煙道鋪層結(jié)構(gòu)的剛度和熱膨脹系

4、數(shù)，分析了鋪層中纏繞紗含量對等效彈性模量和等效熱膨脹系數(shù)的影響。
　　文中還采用漸進失效模型預測了4種煙道鋪層結(jié)構(gòu)的環(huán)向和軸向強度，并分析了一布一紗鋪層結(jié)構(gòu)的破壞位置和破壞形式，預測的環(huán)向拉伸強度值與試驗值誤差為8.6%，可以接受。隨著鋪層中纏繞紗含量的增加，環(huán)向強度增加，軸向強度降低。文中創(chuàng)新性提出了一布三紗鋪設方式，其結(jié)構(gòu)軸向強度滿足設計要求，而且施工制作方便，為FRP煙道鋪層設計提供了一種全新的鋪層方案。
　　文中最后

5、在預測FRP煙道力學性能的基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于ANSYS的煙道設計程序。程序中將煙道層合板等效為各向異性板，考慮煙道結(jié)構(gòu)的整體受力，只需輸入預測的煙道力學參數(shù)及幾何、載荷等參數(shù)，便可調(diào)用ANSYS軟件進行后臺計算。程序具有良好的人機交互界面，減少設計人員的工作量，提高了分析效率。利用程序計算了某燃煤電廠FRP煙道不同鋪層設計對煙道的影響。結(jié)果顯示：一布三紗鋪設的煙道強度和穩(wěn)定性都滿足設計要求，更為經(jīng)濟合理，對FRP煙道設計和推廣應用具有一