大型落地式钢板筒仓的参数化建模及静力有限元分析

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1、2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集大型落地式钢板简仓的参数化建模及静力有限元分析张狮舒赣平(东南大学土木学院南京210096)摘要：研究了基于有限元程序ANsYs的大型落地式钢板筒仓的参数化建模，可通过输入若干控制参数，快速的完成筒仓结构的建模、加载和计算过程。然后，以某筒仓的实际工程为例，采_}}j编制的语句完成了筒仓的静力有限元分析，得到了筒仓结构主要的内力和位移，并对得到的结果进行了分析。关键词：筒仓；波纹钢板；有限元，建模Theparametermodelingandstaticfiniteelementanalysisoflarge-scaleground-supporte

2、dsteelsiloZhangChong，ShuGanping(DepartmentofCiVilEngineering，SoutheastuniVersity，Nanjing，210096)Abstract：theparametermodelingofla唱e—scaleground—supponedsteelsilobasedonthefiniteelementpmgr锄ANSYSisresearched．ThemodeIing，loadingandsolVingofthesilostnlcturecanbedonebyinputtingsomecontrollingparamete

3、r’Then，onepracticals订ostructureisanalyzedbythismethodandthemaininnerforcesanddisplacementsofsilostructureareobtained．KeywOrds：silO，cOmJgatedplate，finiteelement，modeling1概述近年来，随着散料储存需求量的不断提高，钢板筒仓的应用在我国也日益广泛，数量越来越多，单个筒仓的容量也越来越大。为了指导钢板筒仓的结构设计，我国于2001年颁布了《粮食钢板筒仓设计规范》(GB50322—2001)⋯。该规范对筒仓的荷载，以及筒仓结构的整

4、体静力、动力分析作了较明确的规定；但对筒仓进行较深入的设计研究还需求助于有限元程序[2】。但由于现有的有限元程序使用起来均比较复杂，需要对有限元知识有较深入的了解，同时对有限元程序有一定时间的使用过程，才能比较熟练的使用它进行较复杂的结构分析。筒仓结构自身的几何形状简单、结构形式相对固定，因此本文采用大型通用有限元程序ANSYS，使用ANSYS中的APDL语言，编制了大型落地式钢板筒仓的建模和加载过程的语句，可快速的实现筒仓的建模和计算，方便工程设计人员的使用。同时，针对某一大型钢板筒仓的工程实例，进行了简仓的静力有限元分析。2大型钢板筒仓的参数化建模大型落地式钢板筒仓通常由圆柱形的仓壁

5、和圆锥形的仓顶两部分组成。由于钢板筒仓的几何外形比较简单，仅由几个关键的控制参数即可确定筒仓的几何尺寸，同时由于仓壁和仓顶的结构形式也相对固定，故可对钢板筒仓进行参数化建模。2，1筒仓仓壁和仓顶的主要结构形式筒仓的仓壁的几何外形为圆柱形(如图1所示)，主要由钢板、竖向加劲肋和环向拉杆三部分组成，尺寸较小的筒仓可不设竖向加劲肋。仓壁的钢板由一块块的钢板拼接而成，可采用焊接或螺栓连接两种方式；竖向加劲肋主要以冷弯薄壁型钢为主，其截面形式多种多样，竖向加劲肋可设在仓壁的内侧或仓壁的外侧；环向的拉杆设在仓壁的外圈，一般沿高度方向设置若干道，成等间距分布。筒仓的仓顶的几何外形为圆锥形(如图1所示)

6、，主要由仓顶斜梁、环梁和支撑组成。仓顶斜梁和环梁一般为冷弯薄壁型钢，支撑一般采用以受拉为主的柔性支撑。由于筒仓圆柱形仓壁和圆锥形仓顶的几何外形，因此在筒仓的建模过程中采用圆柱坐标系，圆柱坐标系的三个坐标分量分别为r，e，z，分别对应筒仓的径向、环向和竖向，为了表述方便，下面对仓壁的各个内力分量也采用圆柱坐标系来表达。2．2筒仓建模的主要控制参数由于筒仓的外形由圆柱形和圆锥形组成，因此采用柱面坐标对筒仓建模更加的方便。通常筒仓的几何外形较容易确定，通过圆柱体的高度H和直径D，即可确定仓壁的几何尺寸，通过仓顶的高度HJ．285—2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集和倾角虻T，即可确定仓顶的

7、几何尺寸，如图1所示。筒仓建模中需要的主要控制参数如表l所示。表1钢板筒仓建模主要控制参数及说明参数说明参数说明H地面至仓壁顶的高度NUMSEC仓壁竖向加劲肋截面类型数量D筒仓的直径H—SEC(：)仓壁竖向加劲肋变截面处高度HT仓项高度NUM—SHELL仓壁波纹钢板截面类型数量QT仓顶倾斜角度H—SHELL(：)仓壁波纹钢板变截面处高度NUMC仓壁竖向加劲肋数量Y储料的重力密度NUMWCB仓壁环向拉杆数量U储料对仓壁的摩擦系数H—W