新型干式煤气柜结构动力特性及静力稳定分析

【摘要】：新型干式煤气柜是一种应用广泛的储气设施，其结构形式属于高耸薄壁空间结构，随着气柜体积的大型化，结构稳定问题越来越突出，因此有必要对新型干式煤气柜的结构动力特性和静力稳定性进行分析，为工程设计提供参考。 首先，对新型干式煤气柜进行了动力特性分析，分别计算了气柜四个工况下的自振模态，考察活塞位置对气柜基本周期的影响，计算表明：气柜自振周期随活塞上升而延长。 其次，对气柜进行了特征值屈曲分析，其中研究了柜顶网格间距和主梁截面大小对结构屈曲荷载的影响，在此基础上进一步比较了径向梁截面和环向梁截面对结构承载力的影响；考察了工作内压和柜体加劲肋截面以及间距对柜体屈曲风荷载的影响。研究表明：径向梁截面大小对柜顶承载力影响最大，气柜活塞处于高位时的工作内压对气柜抗风具有有利作用，柜体加劲肋的截面和间距对气柜抗风性能均有影响。 再次，以弧长法对气柜进行了非线性分析。提出了柜顶非线性稳定分析的简化模型，在此基础上采用一致缺陷模态法考察了不同缺陷因子的初始缺陷对结构极限承载力和失稳形态的影响；考察了增大中心环梁截面对提高结构极限承载力的作用；验证了径向梁和环向梁截面对结构承载力影响的区别；考察了柜体各构件及其组合对气柜抗风性能的作用，考察了内压对柜体抗风性能的作用。计算表明：初始缺陷对柜顶极限承载力有一定降低，但并未改变结构的失稳形态；增大中心环梁截面对结构极限承载力的提升效果一般；增大径向梁截面对结构承载力的提高作用大于增大环向梁截面。气柜柜体的T环向型加劲肋主要保证结构的局部稳定性，大截面抗风环保证了结构的整体稳定，纵向加劲肋在结构抗风性能中并未表现出太大的作用。 【关键词】：新型干式煤气柜 弧长法 初始缺陷 极限承载力
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ547.91
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 新型干式煤气柜9-13
• 1.3 煤气柜研究现状13-14
• 1.3.1 研究背景13
• 1.3.2 研究现状13-14
• 1.4 本文的主要内容14-15
• 2 新型干式煤气柜结构模态分析15-30
• 2.1 煤气柜结构型式15-16
• 2.1.1 柜顶15-16
• 2.1.2 柜体16
• 2.1.3 活塞16
• 2.2 有限元模型16-21
• 2.2.1 基本假定16-17
• 2.2.2 整体有限元模型17-21
• 2.3 自振模态分析21-29
• 2.3.1 多自由度体系自由振动方程21-22
• 2.3.2 不同工况下的模态分析22-29
• 2.3.3 模态分析结论29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 加筋壳体结构稳定理论30-39
• 3.1 失稳类型及判别方法30-33
• 3.1.1 失稳类型30-32
• 3.1.2 失稳判别方法32-33
• 3.1.3 失稳的原因33
• 3.2 稳定分析的有限元方法33-38
• 3.2.1 线性稳定分析34
• 3.2.2 非线性稳定34-36
• 3.2.3 弧长法基本原理36-38
• 3.2.4 牛顿-拉普森与弧长法的对比38
• 3.3 本章小结38-39
• 4 新型干式煤气柜结构特征值屈曲分析39-54
• 4.1 结构荷载计算39-41
• 4.1.1 风荷载39-41
• 4.1.2 雪荷载41
• 4.2 气柜整体稳定性的影响因素41
• 4.3 柜顶特征值屈曲分析41-48
• 4.3.1 柜顶雪荷载下特征值屈曲41-43
• 4.3.2 柜顶结构优化43-48
• 4.4 柜体特征值屈曲分析48-53
• 4.4.1 气柜内压对气柜稳定性的影响48-50
• 4.4.2 柜体环向加劲肋对气柜稳定性的影响50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 新型干式煤气柜非线性稳定分析54-72
• 5.1 加筋圆柱曲板稳定性有限元分析与验证54-55
• 5.2 柜顶非线性分析55-62
• 5.2.1 柜顶简化分析模型55-56
• 5.2.2 初始缺陷56-59
• 5.2.3 中心环梁刚度的影响59-60
• 5.2.4 径向梁截面的影响60-61
• 5.2.5 柜顶非线性分析的结论61-62
• 5.3 气柜抗风性能影响因素分析62-70
• 5.3.1 T 型加劲肋62-64
• 5.3.2 纵向加劲肋64-67
• 5.3.3 回廊67-68
• 5.3.4 局部稳定和整体稳定68-69
• 5.3.5 环向加劲肋布置方案69
• 5.3.6 内压的影响69-70
• 5.3.7 柜体非线性分析的结论70
• 5.4 本章小结70-72
• 6 结论与展望72-73
• 6.1 结论72
• 6.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76

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