连续式石墨化电炉承载平台钢结构设计

论文摘要

本文所研究的连续式石墨化电炉是一种新炉型,与传统的石墨化炉相比,连续式石墨化炉具有能耗低、生产周期短、生产效率高,生产成本低等优点。因其加热主体在较高位置,从而在功能上要有满足要求的钢结构承载平台作为炉体的支撑,所以在此背景下,设计钢结构承载平台并分析其稳定性成为具有重要实际意义的课题。本文主要计算设计了这一新型炉体的承载平台,并对承载平台钢结构进行屈曲分析。钢结构的设计需要考虑多方面的影响因素,作者所设计的钢结构承载平台主要应用于连续式石墨化电炉,因此高温对钢材的影响不容忽视。本文使用有限元分析软件ANSYS进行温度场分析,分析过程中结合前期试验数据分别考虑了炉体不同重要位置点的温度变化,使分析数据更接近实际情况,具有更高的参考价值。根据连续式石墨化电炉承载平台的设计要求及钢结构设计规范进行设计计算,确定了钢结构部件尺寸,使用有限元分析软件ANSYS进行静力学分析并使用三维造型软件Pro/ENGINEER结合计算数据对承载平台钢结构进行三维造型,完成了这一新型炉体承载平台的结构设计。使用有限元软件ANSYS对承载平台钢结构整体进行屈曲分析并通过屈曲分析,得到了影响承载稳定性的因素,并结合现场经验提出合理的改良方案,从而改进了承载平台整体结构,可提高承载平台整体承载能力和稳定性,达到了连续式石墨化电炉钢结构承载平台安全实用的设计要求。本项目的设计成果已经用于实际项目建设,对后续相关炉型承载方式的设计有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 钢结构简介
• 1.3 钢结构的特点
• 1.4 钢结构的发展历史及应用现状
• 1.5 本文课题来源与主要工作
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 主要工作
• 第2章 钢结构设计软件及基本理论方法
• 2.1 三维CAD技术及Pro/ENGINEER简介
• 2.1.1 三维CAD技术概述
• 2.1.2 Pro/ENGINEER简介
• 2.2 有限单元法及ANSYS概述
• 2.2.1 有限单元法概述
• 2.2.2 ANSYS简介
• 2.3 钢结构设计原则
• 2.3.1 设计方法
• 2.3.2 承载能力设计表达式
• 2.3.3 正常使用极限状态验算
• 2.4 钢结构基本构件计算理论
• 2.4.1 受弯构件
• 2.4.2 轴心受力构件
• 2.4.3 疲劳计算
• 第3章 炉体温度场对承载平台的影响
• 3.1 传热学相关理论
• 3.1.1 热量传递的基本方式
• 3.1.2 传热分析中的能量守恒
• 3.1.3 导热理论的基本概念
• 3.1.4 导热基本定律
• 3.1.5 导热微分方程
• 3.2 炉体温度对钢结构承载平台的影响
• 3.2.1 温度对钢材的影响
• 3.2.2 炉体温度分布模拟分析
• 3.2.3 不同界面的温度分布
• 第4章 炉体承载平台理论计算及结构设计
• 4.1 轴心受力构件的理论计算及结构图
• 4.1.1 按绕实轴的整体稳定性选择分肢截面尺寸
• 4.1.2 缀板计算
• 4.1.3 焊缝应力验算
• 4.1.4 柱脚及基础螺栓选择
• 4.1.5 支撑立柱结构图
• 4.2 受弯构件的理论计算及结构图
• 4.2.1 选择截面
• 4.2.2 梁的整体稳定计算
• 4.2.3 梁的局部稳定计算
• 4.3 支撑平台结构图
• 第5章 炉体承载平台屈曲分析与结构改进
• 5.1 屈曲分析的概念
• 5.2 屈曲分析的类型
• 5.2.1 线性屈曲分析
• 5.2.2 非线性屈曲分析
• 5.3 钢结构屈曲分析
• 5.3.1 屈曲分析基本假定
• 5.3.2 屈曲分析过程简述
• 5.3.3 特征值屈曲分析
• 5.4 最终设计方案
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢