新橡胶膜型干式气柜柜顶有限元应力分析
2015/11/27 13:31:59 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
有限元分析法 是计算力学的重要分支 ，是一种将连续体离散化以求解各种力学问题的数值方法．它是一种先将结构分解为单元 ，再将单元合成结构，在一分 一合 中求解 结构问题 的方 法…．该方法在实际工程领域应用广泛．在新橡胶膜型干式气柜中柜顶结构采用肋环型网壳结构 ，运用普通计算方法对柜顶结构形式的位移 、应力做 出正确的分析比较困难．
新橡胶膜型干式气柜是对原有威金斯气柜进行改进后 的一种新 型气柜 ，其 中将活塞调平装置内置 ，设置在柜顶下是改进 的重要部分 ，调平装置的改进改善了相关传动机构的工作环境 ，使 其维护量大大减少，使 活塞调平装置的功能得到 良好的体现 J．此种 改进增加 了气 柜柜顶荷 载．作 为设计人员必须对改进后的柜顶 结构进行分析 ，以保证柜顶 的在正常使用状态下安全性能．以下是此座气柜 的部分数据 ，反映 了该结构形式在 气柜柜顶的使用中的应力状况和最高应力部位 ，为此种结构形式在气柜中的使用提供依据．
1 气柜柜顶的有关数据及参数
数据及参数见表 1：
3 结 论
由于在气柜柜顶开了一个直径 6．376m的洞口，并在洞 口上施加了荷载，局部改变了肋环形网壳的结构；同时由于对气柜柜顶进行改造，将柜顶检修平 台及调平装置移至柜内，从结构上对 柜顶端部约束加强．根据 以上特点和柜顶 正常使用功能的要求 ，经过对气柜柜顶进行有 限元分析 ，得出结论 ：此种结构可 以满足气柜在正常使用 的情况下要求．
数据及参数见表 1：
法是一种较为有效 的方法．本文采用 ANSYS软件进行分析．
2 柜顶在静力作用下的有限元分析
单层网壳结构的最大位移计算值不应超过短向跨度的 1／400_3J．网壳中各杆件材料 ：Q235一AQ235．A的机械性能 ：屈服强度 为 235MPa；泊松比 为 0．3；弹性模量 为 2．06MPa×105MPa．按有 限元法进行空间网格结构静力计算时采用方程 ：
KU =F
K---------------空间网格结构总弹性刚度矩阵；U／___一空间网格结构节点位移向量 ；
F 空间网格结构节点荷载向量．
对于柜顶的静力计算 ，采用有限元分析ANSYS软件 的标准分析过程包括 ：建立分析模型施 加边界条件 、求解计算 、结果分析 3个步骤 ．建模分析工作程序如下 ：
(1)建立有限元计算模型 ，柜顶建模构件划分见 图 1．对柜顶建模时，环向梁(构件单元号1一252)及径 向主 梁 (构 件单 元 号 253—558)采 用单 元beam188，瓜 皮板 采用 单 元 shell43(构件 单元 号739～l026)，加载面采用单元 surf154(构件单元号 l027～1314)，柜顶内环形走廊采用单元 link8(构件单元号 559—738)．
对本气柜柜顶共划分 13l4个单元 ，节点数为1001个 ，在柜顶施加均布荷载 2kN／m ，在柜顶中心圆 6．376米直径的环向梁上施加 1．32kN／m线荷载，分别在节点 5l一86和 101—136上施加恒荷载 2．95kN，活荷载 3．21kN的集 中力．、
(2)荷载及边界(约束)条件对于柜顶边 界 (约束 )条 件采 用固端 约束见图2，荷载条件见图 3．
最大应力位置在柜顶 中心环梁位置 ，其柜顶中心环梁部分构件轴 向最大弯矩见表 2_、
(3)结果及分析
根据上述条件对柜顶应力及变形进行数值分析 ，分析结果 ：柜顶应力分布状况，构件最大等效应力 Max=49．346N，柜顶变形状 况 ，最 大变形Max：3．748mm．分析图形见图 4，其 中图4(a)是柜顶应力分布状况 ，图 4(b)是柜顶变形状况．以上为正常使用状态分析结构
可以看出在柜顶构件轴 向弯矩 由外向内逐渐增加．
柜顶瓜皮板最大等效应力出现在从外向内数第三带瓜皮板上 ，部分第三带瓜皮板等效应力见表 4
(1)建立有限元计算模型 ，柜顶建模构件划分见 图 1．对柜顶建模时，环向梁(构件单元号1一252)及径 向主 梁 (构 件单 元 号 253—558)采 用单 元beam188，瓜 皮板 采用 单 元 shell43(构件 单元 号739～l026)，加载面采用单元 surf154(构件单元号 l027～1314)，柜顶内环形走廊采用单元 link8(构件单元号 559—738)．
(2)荷载及边界(约束)条件对于柜顶边 界 (约束 )条 件采 用固端 约束见图2，荷载条件见图 3．
(3)结果及分析
根据上述条件对柜顶应力及变形进行数值分析 ，分析结果 ：柜顶应力分布状况，构件最大等效应力 Max=49．346N，柜顶变形状 况 ，最 大变形Max：3．748mm．分析图形见图 4，其 中图4(a)是柜顶应力分布状况 ，图 4(b)是柜顶变形状况．以上为正常使用状态分析结构
柜顶瓜皮板最大等效应力出现在从外向内数第三带瓜皮板上 ，部分第三带瓜皮板等效应力见表 4
3 结 论
由于在气柜柜顶开了一个直径 6．376m的洞口，并在洞 口上施加了荷载，局部改变了肋环形网壳的结构；同时由于对气柜柜顶进行改造，将柜顶检修平 台及调平装置移至柜内，从结构上对 柜顶端部约束加强．根据 以上特点和柜顶 正常使用功能的要求 ，经过对气柜柜顶进行有 限元分析 ，得出结论 ：此种结构可 以满足气柜在正常使用 的情况下要求．
- 上一篇：干式煤气柜防止密封油飞溅的措施 2015/11/27
- 下一篇：新橡胶模型干式气柜分析 2015/11/26
