大直径落地式钢筒仓温度应力有限元分析.pdfVIP

第十自拴闻Ⅶ代结构r程学术研L寸会 大直径落地式钢筒仓温度应力有限元分析 杨应华张严 【日女tn#＆★}十}I}‰．d女Ti0055 型．对其施加夏季、冬季的温度荷载作用．井进行满仓和空仓的嚷扭计算．得出温度特载F应力分布规律．分析 结粜显示．由{’仓壁壳体在温度作用F的娈彤受到约束Ⅲ产生的温度应力根大，满仓、空仓两种情况下温度裤载 产生的影响均币Ⅱ忽视，在I程设计中应充分考虐。 关键词：钢筒仓温度应力有限i丹析ANSYS 一、引言 筒仓是用米储存敞粒状材料的一种特种结构．广泛应用于工业、农业厦其它领域中．按照建筑材料可 分为钢筒仓和钢筋混凝土筒仓两大类。由于钢筒仓结掏具有安装简单、使用方便、建筑工期短和造价低等 优点，加之我国钢产量已居世界各国之首，近年来制筒仓得到越来越广泛地应用。随着生产需要的不断提 高．筒仓正朝着大型化和巨型化的趋势发展“，其高度和直径不断增大，这对钢筒仓的理论研究要求也在 不断的提高。由于我国在铜筒仓结构的研究方面起步较晚．目前还没有适合于各类钢筒仓设计的统一规范 可供参考．因此如何在工程设计中合理的考虑钢筒仓的力学行为一直受到科研工作者的关注“+。 由于筒仓属户外建筑，受环境温度直接作用的影响显著，环境温度升高或降低都会对其产生根大的作 用，根据文献[3]中分析已发生的筒仓事敲，其主要原因之一就是忽略仓壁温度作用的影响。但设计规范如 2001 《粮食钢板筒仓设计规范》GB503221尚未青涉及对此类影响的考虑，因此在工程设计中无据可依。 本文拟以一实际工程进行分析，通过有限元分析软件ANSYS对其在温度荷载作用F的应力状态进行模拟计 算．考察温度作用的影响，为工程设计提供一定参考。 二、工程背景 本工程有三个相同尺寸的大直径落地式平底钢倚仓．布置 形式为一宇型．建在西北地区。每个钢筒仓内径28m．净高29m， 仓壁直接固定于钢筋混凝土基础上．仓顶采用轮辐状大型焊接 钢桁架，可看作平顶。仓壁采用变厚度焊接钢板，仓壁厚度变 化从8mm到28哪．母隔2m高度变化次．仓壁上部外部设有 环向加劲肋(LJ40x12)，内部设有竖向加劲肋(一80x10)。 出料口设在简仓底部中心，开口较大。简仓结构如圈l所示。 三、有限元模型 圄I工程实际图 采用有限元分析软件ANSYS建市筒仓计算模耀。其中横向 『：n建筑20]0增刊 第十届全国现代结构工程学术研讨会 (一)材料参数选取 Q235一B钢制作，钢材强度设计值为f=215MPa，其物理性能见下表1： 表1钢材物理性能参数 (二)荷载取值 1储料荷载 平压力和摩擦力。本文把储料作用于仓壁上的荷载直接作用于划分单元后的每个仓壁节点上。 第一：水平压力荷载沿简仓高度分层加载。由于储料对仓壁的水平压力是高度的函数，因此可按照 ANSYS APDL命令流编写程序采取按高度循环加载，具体步骤如下：首先计算出每层节点所在高度的仓壁水 平压力，乘以该层节点所附着单元占仓壁的面积(面积为筒仓内周长与单个四边形单元边长之积)，然后把 此面积内的总水平压力均分到该高度的每个节点，即得到该高度处单个节点承受的储料水平压力，最后根 据程序在整个筒仓高度范围内的循环，可对仓壁上的每一节点施加水平压力。 第二：储料和仓壁间的摩擦力按照水平压力乘以摩擦系数计算。也按节点高度位置不同分层加载，具 体方法同水平压力加载方式。 2仓顶盖荷载 由于本工程中的筒仓有顶盖，所以仓顶盖传给仓壁的竖向压力可按直接作用在筒仓顶层上节点的竖向 压力来考虑。通过采用仓顶盖荷载除以仓壁顶层的节点数，使荷载均分给仓项的各节点。 3温度荷载 根据当地的气向条件，查阅相关资料可知钢筒仓在夏天日照下的温度可达70℃，本文取80℃，冬季 仓壁的最低温度取一40℃，计算模型中的参考温度取为20℃，将温度荷载作用于筒仓上进行应力分析。具 体施加温度荷载为：利用ANSYS 命令)，最后在仓壁上施加不同工况的温度荷载值(BF命令)，就可以把温度荷载施加