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仓壁柱承钢筒仓结构的稳定性能与强度的研究

俞激  
【摘要】:仓筒壁直接支承于支柱是小型钢筒仓的一种简单、经济的支承方式。欧洲钢结构规范也有简单规定,但对其结构行为的系统研究尚属空白。作为一种非均匀支承条件下的组合旋转薄壳结构,仓壁柱承钢筒仓的受力行为与破坏准则相当复杂。 本文采用数值分析方法,包括线性应力分析、线性特征值屈曲分析、几何非线性分析、考虑初始缺陷的几何非线性分析及几何、材料双重非线性分析,对这类钢筒仓的稳定性能和结构强度进行了较为系统深入的研究。 通过线性分析初步了解了轴压下仓壁柱承钢筒仓的应力应变分布特性。采用线性特征值屈曲分析初步了解结构的整体稳定性能以及影响结构屈曲强度的主要因素。 通过几何非线性分析系统研究了仓筒径厚比、支柱伸入仓筒的高度、仓筒高度半径比、支柱宽度等几何参数对结构稳定性能和强度的影响。结果表明,支柱伸入高度是影响仓壁柱承钢筒仓轴压下屈曲强度的主要因素,屈曲模态也与之密切相关;仓筒径厚比也是影响屈曲强度的重要参数,但不同径厚比筒仓的屈曲强度随支柱伸入高度的增大而提高的趋势基本一致;工程实用范围内支柱宽度的变化对结构受力性能的影响较小。文中还提出可利用柱顶上方的壳体转角作为判别柱承筒仓屈曲的指标。 引入周向轴对称的焊缝凹陷和特征值模态缺陷两种初始缺陷形式,通过几何非线性分析讨论了初始缺陷位置、幅值等因素对结构稳定性能的影响。研究表明,在一定的条件下两种缺陷均会较大幅度地降低仓壁柱承筒仓的屈曲强度,因此在实际应用中应考虑初始缺陷对结构稳定承载能力的影响。 最后,对仓壁柱承钢筒仓进行了几何、材料双重非线性分析,讨论了主要几何参数对结构弹塑性受力性能的影响。支柱伸入高度仍是影响结构稳定性的主要因素。


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