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的形式，而這兩種模擬結(jié)果都不太精確，前者會在支座處產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，后者使得跨中撓度過大。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。 對于鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性能，目前還沒有

3、足夠有效的設(shè)計與分析方法，設(shè)計鍋爐鋼結(jié)構(gòu)框架時，一般不考慮框架本身的整體穩(wěn)定性，而是用計算柱子的穩(wěn)定性來代替?？紤]框架整體穩(wěn)定性時，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ANSYS軟件中的兩種屈曲分析方法對鋼架整體穩(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：分別以無豎向支撐和

4、有豎向支撐的框架為計算對象，采用ANSYS特征值屈曲計算方法，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算。模擬出結(jié)構(gòu)荷載－位移曲線，計算出結(jié)構(gòu)的屈曲荷載。對各種初始缺陷下的極限承載力進(jìn)行了對比，定性的說