带加强筋自支撑锥顶稳定性分析.pdf

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1、第40卷第13期广州化工Vo1．40No．132012年7月GuangzhouChemicalIndustryJuly．2012带加强筋自支撑锥顶稳定性分析陈广祥(广东中科天元新能源科技有限公司，广东广州510650)摘要：对于在外载荷作用下带加强筋自支撑锥顶稳定性问题，以酒精装置中发酵罐锥顶为例，采用有限元方法，先对不带加强筋锥顶进行特征值屈曲分析，求取其失稳模态以采取适当的加强措施，提高结构的抗失稳能力，进而通过静态非线性屈曲分析，确定结构的临界外载荷，使得自支撑锥顶在工程上得到更广泛的应用。关键词：

2、自支撑锥顶；稳定性；临界外载荷；屈曲分析中图分类号：TQ文献标识码：A文章编号：1001—9677(2012)13—0148—03StabilityAnalysisofSelf—-SupportingConicalRoofwithReinforcingRibCHENGuang—xiang(GuangdongZhongkeTianyuanNewEnergyScience&TechnologyCo．，Ltd．，GuangdongGuangzhou510650，China)Abstract：Regardingt

3、othestabilityanalysisofself—supportingconicalroofwithreinforcingrib，theFEMwasper—formedontheconicalroofoffermentationtankinalcoholequipmenttomaketheeigenvaluebucklinganalysisfortheself—supportingconicalroofwithoutreinforcingrib，getthenon—steadystatemodelt

4、otakereinforcingmeasures，raisecapa—bilitiesforstability，thenmakethestaticnonlinearbucklinganalysistogetthecripplingloadfortheconicalroofwithrein—forcingrib．Resultsshowedtheself—supportingconicalroofcanbeappliedtoprojectwidely．Keyword：self—supportingconica

5、lroof；stability；cripplingload；bucklinganalysis在外载荷作用下锥壳是众多凸形封头中稳定性最差的结表2锥壳及加强筋的材料属性构，但其制造工艺和需要的加工成型工具比较简单J，因而在一些施工现场制造的大型常压储罐上应用比较广泛。但国家的设备设计规范如JBT4735—1997《钢制焊接常压容器》和SHT3046—1992(石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》都只提供没有加强筋自支撑锥顶厚度的计算方法，而且分别规定锥顶结构只适用于4500mm和5000mm直径内』。但

6、笔者认为一些大型的常压储罐，锥顶承受的外载荷很小，如果能够对锥顶做出适当的加强以提高其抗弯刚度，那么超出此直径范围的锥顶也可以应用到工程中。文中采用有限元方法，以酒精装置中的发酵罐锥顶为例，对图1锥壳的几何模型承受外载荷的带加强筋自支撑锥顶进行稳定性分析。1发酵罐带加强筋自支撑锥顶结构2有限元数值模拟锥壳的结构尺寸见表1，锥壳及加强筋的材料属性见表2。2．1有限元模型的建立锥壳的几何模型见图1。由于锥壳和加强扁钢都关于轴对称并具有薄壳几何特征，因此采用结构的1／24建模和shelll81单元划分网格，从锥

7、的表1锥壳的结构尺寸失稳模态可以知道，采用结构的1／24建模不会对结果产生影响；通过采用特征值屈曲和非线性屈曲技术，对自支撑锥顶进行分析，内容包括：作者简介：陈广祥(1983一)，男，主要从事压力容器设计。第40卷第13期陈广祥：带加强筋自支撑锥顶稳定性分析149(1)对不带加强筋自支撑锥顶进行特征值屈曲分析，确定外49．883MPa，小于材料的屈服强度235MPa，表明了导致锥顶失载荷作用下锥顶的一阶失稳模态及失稳外载荷；效的原因是刚度而不是强度。(2)根据第1点得出的不带加强筋自支撑锥顶失稳模态，对其

8、进行有针对性的加强，再进行特征值屈曲分析，确定其一阶失稳模态及失稳外载荷，并与不带加强的锥顶进行比较，最后通过非线性静态分析技术，通过逐步增加载荷水平，寻求结构变得不稳定的临界外载荷j。不带加强筋和带加强筋锥顶的有限元网格模型分别见图2和图3。图4不带加强筋的自支撑锥顶的失稳模态及失稳特征值图5是根据图4反映出来的锥顶失稳模态而进行针对性加强的带加强筋自支撑锥顶的失稳模态及失稳特征值。同样可以知道锥顶的一阶失稳发生在靠近锥顶大