脱硫塔结构非线性地震反应分析的实用方法研究

论文摘要

由于国家环保的强制性要求，我国从上世纪末开始对燃煤电厂二氧化硫等有害气体的排放加以严格控制。脱硫吸收塔是燃煤发电厂脱硫系统的核心设备，具有直径大、厚度小和大矩形开孔率等特点，目前尚无完全适用的设计规范可循。吸收塔结构及荷载形式复杂，常规设计计算方法不能给出其应力和变形分布情况。现如今，数值分析软件已成为研究人员和设计人员不可缺少的工具之一，它可以有效地降低设计成本和缩短设计时间。目前，被众多工程师们所青睐的大型有限元分析软件ANSYS已成为和工程数值计算和结构设计的有力工具。本文在总结已有的研究成果的基础上，建立了能同时考虑几何非线性和材料非线性影响的有限元分析模型，利用有大型限元分析软件ANSYS对烟气脱硫用吸收塔进行了抗震性能分析，包括有限元模型的建立、结构动力特性分析和利用时程分析方法计算地震作用下结构的变形和内力。对塔体钢材采用Von．Mises屈服条件和双线性随动强化本构关系，并采用ANSYS提供的判别准则来研究脱硫塔的弹塑性地震反应。计算结果表明：在强震作用下只有少部分应力集中较显著的区域进入了塑性状态，结构是安全的。根据本文的研究分析结果，对以后的相关研究和试验提出建设性意见，并对实际工程提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 工程结构抗震研究的发展阶段
• 1.2 有限元方法的概述
• 1.2.1 有限元发展简况
• 1.2.2 有限元法在结构分析中的应用
• 1.2.3 在防灾减灾工程中的应用
• 1.3 ANSYS软件介绍
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 工程概况与有限元模型的建立
• 2.1 烟气脱硫吸收塔的工程概况
• 2.1.1 建设的背景
• 2.1.2 工程概况
• 2.2 脱硫塔结构的有限元模型
• 2.2.1 几何模型的建立
• 2.2.3 边界条件及材料属性的定义
• 第三章 有限元理论
• 3.1 非线性有限元基本理论
• 3.1.1 非线性有限元问题的分类
• 3.1.2 材料塑性的基本理论
• 3.1.3 材料的本构模型
• 3.1.4 非线性方程组的解法
• 3.1.5 收敛准则
• 3.2 空间刚架的有限元方程
• 3.2.1 几何方程
• 3.2.2 物理方程
• 3.2.3 空间刚架单元刚度矩阵
• 3.2.4 空间刚架单元质量矩阵
• 3.2.5 坐标变换
• 3.2.6 空间刚架的整体分析
• 3.3 空间薄板的有限元方程
• 3.3.1 几何方程
• 3.3.2 物理方程
• 3.3.3 弯扭矩公式
• 3.3.4 薄板总势能
• 第四章 模态分析
• 4.1 基本理论
• 4.2 脱硫塔结构的自振特性分析
• 4.2.1 参数分析
• 4.2.2 整体振型分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 时程分析
• 5.1 地震波的选择
• 5.2 动力学时程分析方法
• 5.2.1 数值计算方法
• 5.2.2 阻尼的取值
• 5.3 小震情况下的时程响应
• 5.4 大震情况下的时程响应
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献