柱支承鋼筒倉穩(wěn)定性能的數(shù)值分析.pdf

1、柱支承鋼筒倉作為一種簡單、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)類型,已廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、冶金、糧食、水泥等工業(yè)領(lǐng)域。近些年來,各國學(xué)者對鋼筒倉的結(jié)構(gòu)行為,尤其是穩(wěn)定性能進行了大量的研究,但多數(shù)研究主要集中于均勻支承條件下的鋼筒倉結(jié)構(gòu),而對非均勻支承條件下的筒倉結(jié)構(gòu)的受力性能和設(shè)計技術(shù)的認識還非常有限。目前,我國還沒有專門的鋼筒倉設(shè)計規(guī)范,這就給設(shè)計人員帶來了困難,因此,設(shè)計的鋼筒倉尤其是柱支承筒倉存在著嚴重的安全隱患,亦發(fā)生了不少鋼筒倉倒塌事故。本文以某倒塌柱支承

2、鋼筒倉為研究對象,采用線性應(yīng)力分析、線性特征值屈曲分析、非線性屈曲分析以及時程分析法等數(shù)值分析方法,對該類鋼筒倉的結(jié)構(gòu)受力特性以及穩(wěn)定性能進行了系統(tǒng)研究。主要工作內(nèi)容如下:
　　 1、在對事故筒倉進行現(xiàn)場實測和材性試驗的基礎(chǔ)上建立了柱支承鋼筒倉的有限元模型。分析了筒倉貯料荷載的計算方法,探討了考慮貯料密度連續(xù)變化情況下,筒倉倉壁壓力的計算公式。
　　 2、通過線性應(yīng)力分析得到了是否考慮初始缺陷的兩種情況下柱支承鋼筒倉在貯

3、料荷載作用下的應(yīng)力以及變形分布特點。結(jié)果表明,支承柱頂端附近的倉壁殼體以及轉(zhuǎn)折連接處的倉壁殼體均出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象,且柱頂附近區(qū)域也為筒倉徑向變形最大的位置,出現(xiàn)明顯的凹陷區(qū);并通過特征值屈曲分析,得到柱支承鋼筒倉的屈曲模態(tài),從結(jié)構(gòu)的屈曲模態(tài)能夠看出支柱頂端附近的倉壁殼體最先發(fā)生屈曲,支承柱的穩(wěn)定性能相對較好。此外,初始缺陷的存在也對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了不同程度的影響。
　　 3、在線性分析的基礎(chǔ)上,對筒倉進行非線性屈曲分析,

4、包括幾何非線性屈曲分析和彈塑性屈曲分析,進一步研究了是否考慮初始缺陷的兩種情況下柱支承鋼筒倉的穩(wěn)定性能。通過幾何非線性屈曲分析得到,在結(jié)構(gòu)屈曲時,倉壁和支柱的最大等效應(yīng)力均超過材料的屈服強度;而通過彈塑性屈曲分析得到,在結(jié)構(gòu)屈曲時,支柱頂端的附近區(qū)域的倉壁殼體會形成一定范圍的塑性區(qū),而立柱還處于彈性狀態(tài)。此外,初始缺陷的存在也對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了不同程度的影響。
　　 4、在屈曲分析的基礎(chǔ)上,進一步研究了地震作用下不考慮初始缺陷