连体椭圆烟囱的受力分析及结构优化

发布时间：2017-04-30 22:04

  本文关键词：连体椭圆烟囱的受力分析及结构优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文讨论的烟囱是火力发电厂的重要构筑物,属于特种结构,高度高、质量重,荷载作用复杂。随着电力建设事业的发展,对火电烟囱的要求也不断提高。一般烟囱截面形式都为单筒圆形。对于结构形式来说,以往的单筒烟囱为了承受本身的重量,结构要设计成圆台形。这样使得结构底部的面积巨大。对于使用来说,在遇到烟囱需要检修的特殊情况下,单筒烟囱一旦停止工作就导致整个工厂或者流水线的停工,造成很大的经济损失。因此,对于连体烟囱的研究十分有必要。以往的连体烟囱选择圆形截面形式,这种截面形式的缺点在于长轴短轴的惯性矩和抗弯性能相差较大,使得长轴方向的材料利用率很低,造成材料的浪费成本的增加。本文以九江发电厂的烟囱工程为工程背景,结合相关的理论分析和有限元验证,分析了连体椭圆烟囱的受力情况,并尝试对其结构形式进行优化。本文的主要内容如下：(1)根据安全和经济相结合的原则将传统圆形截面烟囱重新设计成椭圆截面的烟囱结构。(2)采用材料力学知识对结构简化,在风荷载、地震荷载、温度荷载等不同荷载组合下进行内力变形计算。(3)结合有限元软件Ansys,利用实测到的参数,采用最贴近钢筋混凝土材料力学性能的有限元模型,按设计的钢筋混凝土烟囱结构进行有限元计算,得到结构的内力、位移等分布规律。(4)理论内力分析与有限元数值模拟相互验证,得出一定规律性结论。所得结论可以对工程中烟囱结构形式设计提供一定的理论依据和支持。(5)根据以上得出的结论,对烟囱结构形式进行适当的优化。
【关键词】：椭圆截面 连体 受力分析 结构优化 有限元分析
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O342;TM621
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 引言9-11
• 1.1 课题的研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10
• 1.3 本文拟解决的关键问题10-11
• 第2章 连体椭圆烟囱力学特性的理论分析11-25
• 2.1 连体椭圆烟囱横截面几何性质11-13
• 2.2 风载作用下烟囱的应力分析13-14
• 2.3 日照温度荷载作用下连体椭圆烟囱的应力分析14-16
• 2.4 椭圆烟囱内外壁温差引起的温度应力16-17
• 2.5 连体椭圆烟囱的地震载荷计算17-22
• 2.5.1 烟囱固有频率和振型的求解17-22
• 2.5.2 水平地震作用标准值的计算22
• 2.6 相同横截面积下双圆烟囱与双椭圆烟囱的强度、刚度对比22-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第3章 直筒连体椭圆烟囱有限元结果与理论解的比较25-45
• 3.1 直筒连体椭圆烟囱在风载作用下的应力分析25-31
• 3.1.1 风载作用下烟囱应力场的理论计算25-27
• 3.1.2 烟囱在Y向风载作用下应力场的有限元计算27-29
• 3.1.3 烟囱在X向风载作用下应力场的有限元计算29-31
• 3.2 直筒连体椭圆烟囱在日照温度差作用下的温度应力分析31-33
• 3.2.1 烟囱在日照温差作用下温度应力的理论值31-32
• 3.2.2 烟囱在日照温差作用下温度应力的有限元计算结果32-33
• 3.3 椭圆截面烟囱内外壁温差引起的应力33-41
• 3.3.1 烟囱在X方向地震载荷作用下的应力分析33-40
• 3.3.2 烟囱在Y方向地震载荷作用下的应力分析40-41
• 3.4 不同横截面尺寸连体椭圆烟囱的再分析41-45
• 3.4.1 风载作用42
• 3.4.2 日照作用42-45
• 第4章 两种连体椭圆烟囱在单筒工作时的温度应力比较45-61
• 4.1 连体椭圆烟囱的稳态温度场分析47-48
• 4.2 单筒工作时的温度应力有限元分析(结构1)48-51
• 4.2.1 温差作用下Y方向位移49
• 4.2.2 温差作用下Z方向位移49-50
• 4.2.3 温差作用下弯曲应力50-51
• 4.3 单筒工作时的温度应力有限元分析(结构2)51-53
• 4.3.1 温差作用下Y方向位移51-52
• 4.3.2 温差作用下Z方向位移52
• 4.3.3 温差作用下弯曲应力52-53
• 4.4 单筒工作时的温度应力有限元分析(结构3)53-55
• 4.4.1 温差作用下Y方向位移53-54
• 4.4.2 温差作用下Z方向位移54-55
• 4.4.3 温差作用下弯曲应力55
• 4.5 单筒工作时的温度应力有限元分析(结构4)55-57
• 4.5.1 温差作用下Y方向位移55-56
• 4.5.2 温差作用下Z方向位移56
• 4.5.3 温差作用下弯曲应力56-57
• 4.6 单筒工作时的温度应力有限元分析(结构5)57-59
• 4.6.1 温差作用下Y方向位移57-58
• 4.6.2 温差作用下Z方向位移58
• 4.6.3 温差作用下弯曲应力58-59
• 4.7 本章小结59-61
• 第5章 双椭圆连体烟囱的有限元分析61-85
• 5.1 烟囱在自重作用下的应力场有限元分析62-63
• 5.2 烟囱在风荷载(X方向)作用下的有限元分析63-64
• 5.2.1 烟囱在风载作用下弯曲应力63
• 5.2.2 烟囱在风载作用下X方向位移63-64
• 5.3 烟囱在风荷载(Y方向)作用下的有限元分析64-65
• 5.3.1 烟囱在风载作用下弯曲应力64
• 5.3.2 烟囱在风载作用下Y方向位移64-65
• 5.4 烟囱在温度载荷作用下的有限元分析65-66
• 5.4.1 烟囱在温度荷载作用下弯曲应力65
• 5.4.2 烟囱在温度荷载作用下Y方向位移65-66
• 5.4.3 烟囱在温度作用下Z方向位移66
• 5.5 计算结果汇总分析66-70
• 5.6 地震荷载分析70-75
• 5.7 突发事件下连体椭圆烟囱的有限元分析75-80
• 5.8 等强度下双椭圆连体烟囱与圆形烟囱的对比80-84
• 5.9 本章小结84-85
• 第6章 结论与展望85-86
• 6.1 主要结论85
• 6.2 后续研究工作85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-88

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本文编号：337656