非压力载荷作用下的塔设备结构稳定性研究

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本文基于Eurocode 3标准对单筒节圆筒进行失稳研究,主要考虑轴向和剪切2个方向上载荷作用的稳定性问题。在标准中对于圆筒缺陷影响的考量主要集中于不圆度、凹痕、偏心公差这3种,根据其最差一档来评定制造质量参数代入进公式计算中视作缺陷影响,但无法反映出实际中几何缺陷的不确定性造成的影响。因此,本文将采用“一致缺陷模态法”和标准中给出的GMNIA(带缺陷的几何材料、双非线性分析)相关准则进行有限元分析,并将2者所得结果相对比来进行研究。对比分析结果表明:采用带缺陷的额几何材料、双非线性有限元分析得到的结果普遍比标准公式法要低,但2者所得结果相差一般在10%左右。同时也存在一个问题,关于轴向载荷作用的圆筒,使用一阶失稳模态来进行“一致缺陷模态法”分析时,短圆筒的结果对比有较大的偏差,ANSYS软件模拟所得结果要保守的多。在一定程度下,GMNIA分析结果是可信的。在对比分析中,通过无量纲常数ω来表示筒节长短,其值是由l/r和r/t这2个参数来控制。文中采用失稳分析的公式法和有限元法的结果受/参数的影响要比/大。对于轴压短圆柱壳来说,其主要失效形式不是失稳。对于长圆柱壳,其/的值越大,对于壳体初始缺陷的敏感性越低。文中针对2017年新版标准与旧版标准作了一组对比,标准在轴向失稳上改变了失稳参数的计算公式,通过对比表明:新标准提高了轴向受压壳的特征失稳载荷R_k,换句话说提高了其在轴向受压下的安全范围,并且2者结果的差异随着r/t的增加而增加。
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