余熱鍋爐鋼架優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)的生命線,許多大型的企業(yè)都使用鍋爐作為提供能量的設(shè)備,一旦出現(xiàn)事故則后果非常嚴(yán)重。鍋爐鋼架是鍋爐的主要承重部件,對于保證鍋爐設(shè)備的正常及安全的運行起著至關(guān)重要的作用。鍋爐鋼架在鍋爐總重中也占有相當(dāng)大的比例。因此,鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計在節(jié)約鋼材,降低成本等方面具有很大的潛力。對鍋爐鋼結(jié)構(gòu)整體力學(xué)特性進(jìn)行分析研究,在保證使用安全、可靠的基礎(chǔ)上,力求設(shè)計出更加經(jīng)濟(jì)、合理的鋼架結(jié)構(gòu)也是設(shè)計人員追求的目標(biāo)。
　　 本文針對某余熱

2、鍋爐鋼架這種特種鋼結(jié)構(gòu),運用有限元方法,采用梁單元模型建立了簡化的鋼架整體有限元模型,使用大型通用有限元分析軟件ANSYS對其進(jìn)行了空問結(jié)構(gòu)靜力分析,地震波作用下的動力響應(yīng)分析。根據(jù)鍋爐鋼架靜力分析結(jié)果,以鋼架梁柱截面尺寸為設(shè)計變量,鋼架質(zhì)量為優(yōu)化目標(biāo),鋼架最大位移為優(yōu)化約束,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的減重優(yōu)化。對優(yōu)化后鋼架進(jìn)行了地震波作用下的動力響應(yīng)分析,完成了鍋爐鋼架抗震性能的檢驗。研究成果可為余熱鍋爐以及其他類型的大型特種鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依

3、據(jù)和參考。
　　 本論文主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)鋼架結(jié)構(gòu)靜力分析
　　 按照余熱鍋爐鋼架的結(jié)構(gòu)形式和尺寸,對余熱本體及旁路系統(tǒng)鋼架采用beam188梁單元建立三維有限元分析模型,在考慮恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載等組合工況下,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間靜力計算,分析結(jié)果顯示余熱鍋爐本體及旁路系統(tǒng)鋼架強(qiáng)度和剛度均滿足鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求,并且結(jié)構(gòu)有很大的安全裕度,可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,使得鋼架在滿足規(guī)范要求的條件下減少鋼

4、材用量,節(jié)約成本。所得到的計算結(jié)果可為工程實際設(shè)計提供參考。
　　 (2)鋼架整體結(jié)構(gòu)在地震荷載下的分析
　　 根據(jù)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的要求,在特定的抗震防烈度等級下,輸入地震波荷載,對結(jié)構(gòu)做地震波作用下時程分析。分析結(jié)果顯示,單向地震荷載作用下本體鋼架表現(xiàn)出了明顯的單向扭轉(zhuǎn)特征而旁路鋼架則表現(xiàn)出了明顯的單向彎曲特征,但兩鋼架的地震響應(yīng)均隨著地震波的衰減而衰減;雙向地震載荷作用下兩鋼架的位移響應(yīng)比單向激勵更為明顯;相比