柱承式钢筒仓散料压力及稳定性的有限元分析

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1、柱承式钢筒仓散料压力及稳定性的有限元分析BulkMaterialPressureandStabilityAnalysisofColumn-supportSteelSiloUsingFiniteElementMethod作者姓名：王宁专业名称：工程力学指导教师：周振平教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月31日摘要摘要柱承式钢筒仓散料压力及稳定性的有限元分析钢筒仓结构在散料的储存中得到了广泛的应用，并且拥有很长的历史了，然而由于钢筒仓复杂而特殊的薄壁结构特性，在实际应用中发生的工程事故也屡见不鲜。针对钢筒仓结构的力学特性研究已经拥有了上百年的历史，主要集中在筒

2、仓内散料侧压研究、锥形筒仓转折连接环梁的稳定性研究以及圆柱薄壳仓壁的稳定性研究等方面。由于我国在钢筒仓的结构设计及研究方面相对欠缺，并且国内的钢筒仓设计规范与其他先进国家的设计规范以及实际应用之间均存在一定的差距，本文针对圆柱钢筒仓的散料侧压分布、筒仓转折连接环梁的稳定性以及圆柱薄壳仓壁的稳定性三个方面进行理论总结和数值模拟验证研究。对于筒仓内散料侧压的研究，本文首先对现有散料侧压计算的理论公式进行了总结与整理，并使用ABAQUS软件分别对钢筒仓的储料工况进行有限元隐式静力学分析和对卸料工况进行有限元显式动力学分析，然后对有限元计算得到的结果与理论公式计算得到的结果

3、进行对比分析。对于筒仓转折连接环梁的稳定性研究，本文首先对转折连接处的相关理论计算公式进行总结，包括转折连接处的周向压力公式、环梁的周向最大压应力公式、有效截面计算公式、环梁屈曲极限、转折连接处塑性强度极限等。然后以本文设计计算的结构模型为基础，采用ANSYS软件对其进行了有限元屈曲分析验证，并与理论计算值进行对比分析。对于钢筒仓的圆柱薄壳壁的稳定性研究，本文首先对仓壁结构在轴压作用下的稳定性理论公式进行简单的总结，然后针对本文设计的钢筒仓进行稳定性校核，由于散料内压及初始几何缺陷是影响圆柱薄壳屈曲稳定性的最主要因素，因此本文采用ANSYS软件分别针对这两个因素进行

4、模拟分析，以探讨其影响规律。关键词：柱承式钢筒仓、散料压力、转折环梁强度、仓壁稳定性、有限元分析IAbstractAbstractBulkMaterialPressureandStabilityAnalysisofColumn-supportSteelSiloUsingFiniteElementMethodSteelsilostructurehasbeenwidelyusedinbulkstorage,andithasalonghistory,however,duetothecomplexandspecialstructuralcharacteristicsofth

5、in-walledsteelsilo,engineeringaccidentsoccurredofteninthepracticalapplication.Ithashundredsofyearsofhistoryinstudyingmechanicalpropertiesofsteelsilo,anditmainlyconcentratedinthebulklateralpressureinsilo,thestabilityresearchoftheringbeamofthetransitionjunctionandthestabilityofthecylindr

6、icalthinshellofsteelsilo,etc.Becauseourcountryisrelativelackofexperienceinthestructuredesignandresearchofthesteelsilo,andtherearecertaingapamongdomesticsteelsilodesignspecificationandotheradvancedcountriesandpracticalapplication,thispaperhassummarizedthetheoryandproceednumericalsimulat

7、ionforthebulkmaterialpressuredistributionofsteelsilos,thestabilityoftheconnectionringbeamandthestabilityofthecylindricalthinwall.Fortheresearchofthebulkmaterialpressure,thisarticlefirsttosummarizeandprocesstheexistingtheoreticalformulaofthebulkmaterialpressurecalculation,andusethesof