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大型袋式除塵器中箱體構造的穩固性剖析

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大型袋式除塵器中箱體構造的穩固性剖析
除塵器構造的失穩損壞在實際工程中經常産生。當強度滿足請求時,應特殊注意構造的穩固性能。以袋式除塵器中間箱體構造爲例,應用ANSYS有限元剖析軟件,通過線性特點值屈曲剖析,盤算中間箱體構造的理論臨界屈曲載荷,用非線性特點值b盤算箱結。斟酌初始缺點、幾何非線性和資料非線性的影響。構造的實際極限承載力。成果表明,線性特點值屈曲剖析成果過大,只有非線性特點值屈曲剖析才幹正確盤算構造的極限承載力。
近年來,袋式除塵器在煙氣治理方面利用普遍,但目前除塵器的構造設計重要采取類比法進行經驗、半經驗設計,缺乏相應的尺度和設計規範,導致設計不夠合理和准確[1]。目前,不斷發展的CAE技巧在除塵器部件構造、整機構造的強度盤算和穩固性校核中利用較多,但重要采取線性剖析方式,而采取非線性剖析方式的尚不多見。
構造失穩是鋼構造的重要失效情勢之一,設計時必需予以器重,構造失穩分爲平衡分叉失穩、極值點失穩和躍越性失穩[2]。構造穩固性剖析的重要目標是斷定構造的失穩臨界載荷,常用的剖析方式包含線性特點值屈曲剖析和非線性特點值屈曲剖析,以上兩種方式逐漸成爲構造穩固性剖析的有力工具[3]。本文以除塵器的中箱體構造爲例,采取線性特點值屈曲剖析和非線性特點值屈曲剖析分辨盤算中箱體構造的失穩臨界載荷,通過盤算成果評定其穩固性能和極限承載才能。
1中箱體構造盤算模型
袋式除塵器中箱體構造外形尺爲6200mm×4200mm×7500mm,側板和端板的板厚爲4mm,側板槽鋼增強筋截面爲C160mm×63mm×6.5mm,角鋼增強筋截面爲L100mm×63mm×8mm,端板槽鋼增強筋截面爲C200mm×75mm×9mm,角鋼增強筋截面L100mm×63mm×8mm,工字鋼增強筋截面爲HW200mm×150mm×9mm×6mm,撐管截面○102mm×90mm。
所有構件材質爲Q235B,資料的彈性模量E=2.06×105MPa,屈從強度爲215MPa,非線性特點值屈曲剖析采取幻想彈塑性模型。采取SHELL181單元進行網格劃分。中箱體構造重要設計載荷有負壓、積灰載荷、構造自重、風載以及其他相銜接部件傳遞給中箱體的載荷。
中箱體構造束縛剖析:中箱體底部槽鋼增強筋焊接在除塵器底梁構造的上表面,底梁構造自身剛度大,且焊接在底梁上的灰鬥構造對底梁有很大的增強作用[4],因此在中箱體底部槽鋼增強筋下表面施加全束縛;中箱體頂部槽鋼增強筋與除塵器的噴吹箱焊接,噴吹箱自身以及與其相連的上箱體剛性都很強,因而有很強的平面內剛度和平面外剛度,因此在中箱體頂部槽上上表面施加3個轉動自由度束縛和X,Z方向的平移自由度束縛。
2中箱體線性特點值屈曲剖析
線性特點值屈曲剖析一般用于預測幻想彈性構造的理論屈曲強度,盤算時中不斟酌非線性因素和初始缺點的影響,因此其盤算成果通常爲構造失穩臨界載荷的上限,只能作爲參考。另外線性特點值屈曲剖析只能求得對應的失穩模態,不能求出具體的失穩後變形。
線性特點值屈曲剖析可歸結爲求解線性特點值問題,將求得的特點值從小到大排列爲λ1,λ2,…λn分辨稱爲:一階特點值,二階特點值…n階特點值,其對應的特點向量φ1,φ2,…φn分辨稱爲:一階屈曲模態,一階屈曲模態,…n階屈曲模態。特點值乘以所施加載荷爲構造對應的失穩臨界載荷。
中箱體一階屈曲模態圖顯示外側板先呈現屈曲變形,變形位于外側板中部,闡明該部位zui爲單薄;內側板從第六階開端呈現屈曲變形,變形位于內側板中上部,端板在前6階屈曲模態中沒有産生屈曲變形。線性特點值屈曲剖析盤算得到的一階失穩臨界載荷P1=5.01×105Pa;六階失穩臨界載荷P2=5.96×105Pa。其中一階失穩模態對應的失穩臨界載荷爲中箱體構造的理論臨界屈曲載荷。
3中箱體非線性特點值屈曲剖析
非線性特點值屈曲剖析通過采取逐漸增添載荷的非線性靜力剖析技巧求出使構造開端變得不穩固時的臨界屈曲載荷。非線性特點值屈曲剖析可以綜合斟酌構造的強度和穩固性問題,通過載荷—位移曲線可以把構造的強度和穩固性以至于剛度的全部變更過程明白的表現出來。剖析進程中斟酌資料和幾何非線性因素以及構造的初始缺點對構造承載性能的影響,得出其真實的極限承載載荷。
剖析時施加在中箱體構造上的載荷爲k×[1.2×恒+1.4×活1+0.98×(活2+活3)],k值只需大于線性特點值屈曲剖析時的一階特點值2.4282即可,本次盤算k取2.6,構造初始缺點取中箱體線性屈曲剖析一階屈曲模態的1/300,其他載荷與束縛條件和線性剖析時雷同。
盤算成果表明:中箱體構造在負壓、積灰載荷、構造自重、風載以及其他載荷逐漸增添進程中外側板中部先産生屈曲變形,變形地位與線性特點值屈曲剖析時雷同。先産生屈曲變形節點(編號爲5086)的載荷——位移曲線呈現顯明的轉折點,表示爲極值臨界載荷點,其值爲4.2×105Pa;內側板位移節點(編號爲76827)的載荷——位移曲線沒有呈現顯明的轉折點,表明內側板在該載荷作用下不産生屈曲變形。



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