框架式电站锅炉钢架有限元分析及动力特性研究

发布时间：2017-11-02 10:06

  本文关键词：框架式电站锅炉钢架有限元分析及动力特性研究

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【摘要】：随着世界工业经济的进步和科学技术日新月异的嬗变,大量新型的建筑型式不断涌现,拥有质轻高强、延性优良、制作加工简便和施工迅速、整体跨度和净空间大、工业化程度高、密封性强、耐腐蚀、综合经济指标突出等优点的钢架结构受到建筑企业与设计人员的高度重视,大型特种钢架结构无可争议地成为工业企业及相关科研机构的探究重点之一。当前,我国对电力能源的消耗量有增无已,电力行业超临界甚至超超临界电站机型蓬勃发展,国际上技术相对成熟的百万千瓦级电站机组被批量引进运行生产,与其相配套的电站特种锅炉随之相继被投入使用。上述特种电站锅炉需要巨型钢架结构来悬吊和支撑,通常电站锅炉钢架构件数量多且截面尺寸大,载荷条件亦是错综不一,使得钢架结构动力分析极其复杂,国内对于这种大型的特种钢架结构设计方法与静力分析的研究虽已取得了一定的成果,但其非线性动力(地震等)响应特性研究工作及成就相对较少。计算机运算速度的大力提升和模拟仿真技术的逐步应用,推动钢架结构动力响应特性更深层的研究。论文以大型框架式电站锅炉钢架结构为研究对象,应用通用软件ANSYS及程序编辑软件MATLAB,构建APDL参数化简化模型和编制模拟程序,研究框架式电站锅炉钢架在地震载荷、风载荷作用下的响应特性。论文具体工作如下：(1)根据框架式电站锅炉钢架的实际安装运行的型式和构件尺寸建立其APDL参数化简化模型,依据规范GB 50009—2012对锅炉钢架的组合工况载荷进行计算并运用等效理论施加,在软件ANSYS中进行结构整体空间静力分析,得到结构空间静力分布情况。为了更好地研究钢架结构在地震载荷、风载荷作用下的动力响应效应,选择求解精度相对较高的子空间法(subspace)进行整体结构模态分析。(2)分别以地震影响系数曲线数据和三组调整地震加速度曲线为输入激励,采用反应谱法和时程法,进行框架式电站锅炉钢架抗震动力响应特性分析,并比较上述响应结果。采用时程分析法将地震作为一个时间过程,加载APDL参数化模型,运算求得结构非弹性阶段反应的各种响应和应力、变形的时程变化过程。(3)运用随机理论线性滤波器法(AR法)于MATLAB平台上实现脉动风速时程仿真程序的生成,将求解的脉动风力时程曲线数据导入钢架模型,进行框架式电站锅炉钢架风载荷动力响应特性研究。
【关键词】：框架式锅炉钢架 APDL参数化模型 模态分析 时程分析法 线性自回归滤波器法 动力响应分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 电站钢架型式分类11-12
• 1.3 国内外电站钢架研究现状12-16
• 1.3.1 静力及模态研究现状13
• 1.3.2 地震载荷动力研究现状13-15
• 1.3.3 风载荷动力研究现状15-16
• 1.4 论文研究的意义和内容16-18
• 第二章 框架式电站锅炉钢架空间静力分析18-29
• 2.1 ANSYS简介18
• 2.2 总体结构介绍18-21
• 2.2.1 梁和柱18-19
• 2.2.2 竖直支撑19
• 2.2.3 水平支撑19-20
• 2.2.4 大板梁20-21
• 2.3 载荷分析21-23
• 2.3.1 载荷取值21-23
• 2.3.2 载荷汇总23
• 2.4 钢架ANSYS静力分析23-28
• 2.4.1 APDL参数化模型23-24
• 2.4.2 有限元静力分析24-27
• 2.4.3 结果分析27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 框架式锅炉钢架结构模态分析29-36
• 3.1 模态分析理论基础29-31
• 3.1.1 基本假设29
• 3.1.2 计算理论29-30
• 3.1.3 阶数和振型的选取30-31
• 3.2 有限元模态分析31-35
• 3.2.1 有限元模型31-34
• 3.2.2 结果分析34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 框架式锅炉钢架地震载荷作用下的动力响应分析36-49
• 4.1 引言36
• 4.2 结构反应谱法分析36-39
• 4.2.1 基本理论36-37
• 4.2.2 结构分解反应谱分析37-39
• 4.3 结构时程法分析39-47
• 4.3.1 地震波的选择与调整39-41
• 4.3.2 阻尼矩阵41-42
• 4.3.3 时程分析42-47
• 4.4 结果分析47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 框架式锅炉钢架风载荷作用下的动力响应分析49-73
• 5.1 引言49
• 5.2 风速时程模拟概述及数学背景49-54
• 5.2.1 风速时程模拟概述49-51
• 5.2.2 随机过程Monte Carlo模拟的数学背景51-52
• 5.2.3 脉动风速功率谱密度函数52-54
• 5.3 风载荷时程的模拟54-60
• 5.3.1 谐波叠加法54-57
• 5.3.2 线性滤波器法57-60
• 5.3.3 风载荷时程的生成60
• 5.4 风载荷时程分析60-72
• 5.4.1 时域内风载荷的模拟60-66
• 5.4.2 时程分析66-71
• 5.4.3 结果分析71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 结论73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 攻读学位期间发表的学术论文及科研成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张俊兵;朱宏平;暏东东;王丹生;;基于波谱单元法的结构动力响应分析[J];华中科技大学学报(自然科学版);2010年07期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 许红胜;钢结构交错桁架体系的抗震延性性能分析[D];湖南大学;2003年

2 姜迎春;结构地震响应波动分析的被研究块体方法[D];大连理工大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘晓琴;锅炉钢结构的整体稳定性研究[D];武汉理工大学;2006年

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本文编号：1131062