地下仓结构变形与应力分析

论文摘要

粮食的存储是一个国家战略储备的重要组成部分，关系到国家的安全和社会的稳定，我国是一个人口大国，人均耕地面积少，特别是近几年，城市化进程加快，各地的建设用地逐年增加，导致可用耕地锐减，因此粮食仓储设施建设日益重要。在当前使用的储仓中，夏季仓内温度过高，易导致虚热滞后，造成储粮品质褪变、粮食生虫等不良现象。为了改善粮食品质，采用地下仓储粮是一种行之有效的方法，不但可以节约土地，充分利用地下空间，在低温的条件下，还能延缓粮食陈化，粮食品质变化较小，低温效应显著，因而可以减少耗能量和保管费，从而实现绿色储粮的目标。在现存的地下粮仓中仓容量较小，没有充分利用地下空间，因而需要建造大型地下仓储结构，地下大空间仓体结构无论是矩形方仓还是圆筒仓都需要考虑仓壁在土体作用下的应力和变形，这方面的研究较少。因此，本文主要研究地下仓在土压力作用下的变形与应力分布规律。首先根据结构对称的荷载和边界条件，利用有限元程序ANSYS建立四分之一地下仓有限元模型，计算其在简化的土压力作用下响应，分析仓体的位移场和应力场的分布规律，考察其变形和强度是否满足有关的设计要求。再进一步考察在有锚杆力作用时对仓壁的影响，先按照锚杆的设计要求，通过计算确定其尺寸和分布并将其抗拉力作用于仓壁的相应位置，再分别取不同的锚杆力进行计算，对比仓体的变形和应力分布规律，分析锚杆力对仓壁变形和应力影响程度的大小。最后建立土体的实体有限元模型，考虑土体的塑性性质，计算地下仓在土体作用下的位移和应力，对计算结果进行分析，并为地下仓的设计提供一些理论上的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 地下仓的国内外研究现状
• 1.3 选题的意义和目的
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 有限元基本原理及 ANSYS 简介
• 2.1 有限单元法基本原理
• 2.2 ANSYS 有限元程序介绍
• 2.2.1 ANSYS 软件的分析功能
• 2.2.2 ANSYS 软件的技术特点
• 2.3 ANSYS 的求解步骤
• 2.3.1 前处理模块
• 2.3.2 求解模块
• 2.3.3 后处理模块
• 2.4 本章小结
• 第三章 锚杆力学作用机理分析
• 3.1 锚杆支护及其力学作用机理
• 3.1.1 锚杆的两种分类
• 3.1.2 锚杆力学作用机理
• 3.1.2.1 四种传统锚杆支护原理
• 3.1.2.2 现代分析方法
• 3.2 三维锚杆单元理论
• 3.3 本章小结
• 第四章 地下仓有限元分析模型的建立
• 4.1 基本假定
• 4.2 地下仓的设计方案
• 4.3 单元选择和材料参数
• 4.3.1 单元选择
• 4.3.2 材料参数
• 4.4 简化土压力的计算
• 4.5 锚杆设计
• 4.6 不含土体的地下仓有限元模型的建立
• 4.6.1 不考虑锚杆作用力的地下仓有限元模型的建立
• 4.6.2 考虑锚杆作用力的地下仓有限元模型的建立
• 4.7 含土体的地下仓有限元模型的建立
• 4.8 边界条件
• 4.8.1 不含土体的地下仓有限元模型边界条件
• 4.8.2 含土体的地下仓有限元模型边界条件
• 4.9 本章小结
• 第五章 不含土体的地下仓在土压力作用下的有限元分析
• 5.1 不考虑锚杆力作用的地下仓在土压力作用下的有限元分析
• 5.1.1 不含土体的地下仓在土压力作用下的变形分析
• 5.1.2 不含土体的地下仓在土压力作用下的应力分析
• 5.2 考虑锚杆力作用的地下仓在土压力下变形和应力分析
• 5.2.1 地下仓在锚杆力作用下的变形分析
• 5.2.2 地下仓在锚杆力作用下的应力分析
• 5.3 综合分析
• 5.3.1 两种模型的变形分析与对比
• 5.3.2 两种模型的应力分析与对比
• 5.4 本章小结
• 第六章 含土体的地下仓在土压力作用下的有限元分析
• 6.1 地下仓在土压力作用下的变形分析
• 6.2 地下仓在土压力作用下的应力分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文的主要工作及研究成果
• 7.2 本文的不足之处及展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历