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落地式钢板筒仓承载能力分析研究

顾建  
【摘要】: 随着国内经济建设的迅速发展,各个生产领域对于推广应用钢板筒仓的需求十分迫切;然而目前国内对钢板筒仓结构理论和设计方法研究却不能与之相适应。正是在这样的背景下,针对落地式无立柱钢板筒仓较为广泛的需求和应用市场,本文以落地式无立柱钢板筒仓为对象展开研究分析工作。 准确的荷载是设计安全、经济筒仓的前提。本文首先利用大型商业有限元程序ANSYS对仓壁压力进行模拟。分析中,采用德鲁克-普拉格屈服准则反映贮料颗粒的主要力学特征,取得了很好的效果;在对仓壁动态侧压力的有限元模拟中,采用瞬态动力分析,其分析结果与文献提供的试验结果吻合较好,说明分析结果是可信的。文章将分析结果与规范对比,对今后贮料荷载的确定给出了建议。 钢板筒仓是一种薄壁壳体结构,对缺陷非常敏感。本文接着较为全面地对落地式钢板筒仓进行了结构弹性稳定性能分析,并尝试性地引入随机缺陷模态法以考虑随机缺陷对筒仓性能的影响。随机缺陷方法能够较为真实地反映实际结构的工作性能。全文对筒仓引入了3种缺陷,即周圈焊缝凹陷缺陷、一致模态缺陷和随机缺陷。在阐述各自的分析方法之后,文章详细地分析了每种缺陷对筒仓结构性能的影响,并进行了多参数分析。通过对3种缺陷比较分析,本文得出结论:一致缺陷始终对完善钢板筒仓的竖向受压稳定性能削弱程度最高;而型式B焊缝凹陷缺陷则削弱最低。 最后,本文对筒仓根部的“象脚”破坏现象进行了详尽的描述,运用有限元程序ANSYS对筒仓根部筒壁进行了大变形弹塑性分析,直观地展现了其破坏机理和破坏过程。文章分析了筒仓根部弯曲效应对该处仓壁变形和应力状态的影响;并根据多组模型分析,拟合出筒仓根部仓壁最大等效Von Mises应力计算公式,该公式是基于几何非线性的分析结果,所得结果为考虑局部弯曲效应影响后筒仓根部仓壁表面处最大的Von Mises应力。该最大等效Von Mises应力计算公式形式较为简单,具有较高的精度,可为设计人员进行筒仓根部强度设计提供参考。


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