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大型袋式除尘器中箱体构造的稳固性剖析

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大型袋式除尘器中箱体构造的稳固性剖析
除尘器构造的失稳损坏在实际工程中经常产生。当强度满足请求时,应特殊注意构造的稳固性能。以袋式除尘器中间箱体构造为例,应用ANSYS有限元剖析软件,通过线性特点值屈曲剖析,盘算中间箱体构造的理论临界屈曲载荷,用非线性特点值b盘算箱结。斟酌初始缺点、几何非线性和资料非线性的影响。构造的实际极限承载力。成果表明,线性特点值屈曲剖析成果过大,只有非线性特点值屈曲剖析才干正确盘算构造的极限承载力。
近年来,袋式除尘器在烟气治理方面利用普遍,但目前除尘器的构造设计重要采取类比法进行经验、半经验设计,缺乏相应的尺度和设计规范,导致设计不够合理和准确[1]。目前,不断发展的CAE技巧在除尘器部件构造、整机构造的强度盘算和稳固性校核中利用较多,但重要采取线性剖析方式,而采取非线性剖析方式的尚不多见。
构造失稳是钢构造的重要失效情势之一,设计时必需予以器重,构造失稳分为平衡分叉失稳、极值点失稳和跃越性失稳[2]。构造稳固性剖析的重要目标是断定构造的失稳临界载荷,常用的剖析方式包含线性特点值屈曲剖析和非线性特点值屈曲剖析,以上两种方式逐渐成为构造稳固性剖析的有力工具[3]。本文以除尘器的中箱体构造为例,采取线性特点值屈曲剖析和非线性特点值屈曲剖析分辨盘算中箱体构造的失稳临界载荷,通过盘算成果评定其稳固性能和极限承载才能。
1中箱体构造盘算模型
袋式除尘器中箱体构造外形尺为6200mm×4200mm×7500mm,侧板和端板的板厚为4mm,侧板槽钢增强筋截面为C160mm×63mm×6.5mm,角钢增强筋截面为L100mm×63mm×8mm,端板槽钢增强筋截面为C200mm×75mm×9mm,角钢增强筋截面L100mm×63mm×8mm,工字钢增强筋截面为HW200mm×150mm×9mm×6mm,撑管截面○102mm×90mm。
所有构件材质为Q235B,资料的弹性模量E=2.06×105MPa,屈从强度为215MPa,非线性特点值屈曲剖析采取幻想弹塑性模型。采取SHELL181单元进行网格划分。中箱体构造重要设计载荷有负压、积灰载荷、构造自重、风载以及其他相衔接部件传递给中箱体的载荷。
中箱体构造束缚剖析:中箱体底部槽钢增强筋焊接在除尘器底梁构造的上表面,底梁构造自身刚度大,且焊接在底梁上的灰斗构造对底梁有很大的增强作用[4],因此在中箱体底部槽钢增强筋下表面施加全束缚;中箱体顶部槽钢增强筋与除尘器的喷吹箱焊接,喷吹箱自身以及与其相连的上箱体刚性都很强,因而有很强的平面内刚度和平面外刚度,因此在中箱体顶部槽上上表面施加3个转动自由度束缚和X,Z方向的平移自由度束缚。
2中箱体线性特点值屈曲剖析
线性特点值屈曲剖析一般用于预测幻想弹性构造的理论屈曲强度,盘算时中不斟酌非线性因素和初始缺点的影响,因此其盘算成果通常为构造失稳临界载荷的上限,只能作为参考。另外线性特点值屈曲剖析只能求得对应的失稳模态,不能求出具体的失稳后变形。
线性特点值屈曲剖析可归结为求解线性特点值问题,将求得的特点值从小到大排列为λ1,λ2,…λn分辨称为:一阶特点值,二阶特点值…n阶特点值,其对应的特点向量φ1,φ2,…φn分辨称为:一阶屈曲模态,一阶屈曲模态,…n阶屈曲模态。特点值乘以所施加载荷为构造对应的失稳临界载荷。
中箱体一阶屈曲模态图显示外侧板先呈现屈曲变形,变形位于外侧板中部,阐明该部位zui为单薄;内侧板从第六阶开端呈现屈曲变形,变形位于内侧板中上部,端板在前6阶屈曲模态中没有产生屈曲变形。线性特点值屈曲剖析盘算得到的一阶失稳临界载荷P1=5.01×105Pa;六阶失稳临界载荷P2=5.96×105Pa。其中一阶失稳模态对应的失稳临界载荷为中箱体构造的理论临界屈曲载荷。
3中箱体非线性特点值屈曲剖析
非线性特点值屈曲剖析通过采取逐渐增添载荷的非线性静力剖析技巧求出使构造开端变得不稳固时的临界屈曲载荷。非线性特点值屈曲剖析可以综合斟酌构造的强度和稳固性问题,通过载荷—位移曲线可以把构造的强度和稳固性以至于刚度的全部变更过程明白的表现出来。剖析进程中斟酌资料和几何非线性因素以及构造的初始缺点对构造承载性能的影响,得出其真实的极限承载载荷。
剖析时施加在中箱体构造上的载荷为k×[1.2×恒+1.4×活1+0.98×(活2+活3)],k值只需大于线性特点值屈曲剖析时的一阶特点值2.4282即可,本次盘算k取2.6,构造初始缺点取中箱体线性屈曲剖析一阶屈曲模态的1/300,其他载荷与束缚条件和线性剖析时雷同。
盘算成果表明:中箱体构造在负压、积灰载荷、构造自重、风载以及其他载荷逐渐增添进程中外侧板中部先产生屈曲变形,变形地位与线性特点值屈曲剖析时雷同。先产生屈曲变形节点(编号为5086)的载荷——位移曲线呈现显明的转折点,表示为极值临界载荷点,其值为4.2×105Pa;内侧板位移节点(编号为76827)的载荷——位移曲线没有呈现显明的转折点,表明内侧板在该载荷作用下不产生屈曲变形。



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