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除塵器構(gòu)造的失穩(wěn)損壞在實(shí)際工程中經(jīng)常產(chǎn)生。當(dāng)強(qiáng)度滿足請(qǐng)求時(shí)，應(yīng)特殊注意構(gòu)造的穩(wěn)固性能。以袋式除塵器中間箱體構(gòu)造為例，應(yīng)用ANSYS有限元剖析軟件，通過(guò)線性特點(diǎn)值屈曲剖析，盤算中間箱體構(gòu)造的理論臨界屈曲載荷，用非線性特點(diǎn)值b盤算箱結(jié)。斟酌初始缺點(diǎn)、幾何非線性和資料非線性的影響。構(gòu)造的實(shí)際極限承載力。成果表明，線性特點(diǎn)值屈曲剖析成果過(guò)大，只有非線性特點(diǎn)值屈曲剖析才干正確盤算構(gòu)造的極限承載力。
近年來(lái)，袋式除塵器在煙氣治理方面利用普遍，但目前除塵器的構(gòu)造設(shè)計(jì)重要采取類比法進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，缺乏相應(yīng)的尺度和設(shè)計(jì)規(guī)范，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不夠合理和準(zhǔn)確[1]。目前，不斷發(fā)展的CAE技巧在除塵器部件構(gòu)造、整機(jī)構(gòu)造的強(qiáng)度盤算和穩(wěn)固性校核中利用較多，但重要采取線性剖析方式，而采取非線性剖析方式的尚不多見(jiàn)。
構(gòu)造失穩(wěn)是鋼構(gòu)造的重要失效情勢(shì)之一，設(shè)計(jì)時(shí)必需予以器重，構(gòu)造失穩(wěn)分為平衡分叉失穩(wěn)、極值點(diǎn)失穩(wěn)和躍越性失穩(wěn)[2]。構(gòu)造穩(wěn)固性剖析的重要目標(biāo)是斷定構(gòu)造的失穩(wěn)臨界載荷，常用的剖析方式包含線性特點(diǎn)值屈曲剖析和非線性特點(diǎn)值屈曲剖析，以上兩種方式逐漸成為構(gòu)造穩(wěn)固性剖析的有力工具[3]。本文以除塵器的中箱體構(gòu)造為例，采取線性特點(diǎn)值屈曲剖析和非線性特點(diǎn)值屈曲剖析分辨盤算中箱體構(gòu)造的失穩(wěn)臨界載荷，通過(guò)盤算成果評(píng)定其穩(wěn)固性能和極限承載才能。
1中箱體構(gòu)造盤算模型
袋式除塵器中箱體構(gòu)造外形尺為6200mm×4200mm×7500mm，側(cè)板和端板的板厚為4mm，側(cè)板槽鋼增強(qiáng)筋截面為C160mm×63mm×6.5mm，角鋼增強(qiáng)筋截面為L(zhǎng)100mm×63mm×8mm，端板槽鋼增強(qiáng)筋截面為C200mm×75mm×9mm，角鋼增強(qiáng)筋截面L100mm×63mm×8mm，工字鋼增強(qiáng)筋截面為HW200mm×150mm×9mm×6mm，撐管截面○102mm×90mm。
所有構(gòu)件材質(zhì)為Q235B，資料的彈性模量E=2.06×105MPa，屈從強(qiáng)度為215MPa，非線性特點(diǎn)值屈曲剖析采取幻想彈塑性模型。采取SHELL181單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。中箱體構(gòu)造重要設(shè)計(jì)載荷有負(fù)壓、積灰載荷、構(gòu)造自重、風(fēng)載以及其他相銜接部件傳遞給中箱體的載荷。
中箱體構(gòu)造束縛剖析：中箱體底部槽鋼增強(qiáng)筋焊接在除塵器底梁構(gòu)造的上表面，底梁構(gòu)造自身剛度大，且焊接在底梁上的灰斗構(gòu)造對(duì)底梁有很大的增強(qiáng)作用[4]，因此在中箱體底部槽鋼增強(qiáng)筋下表面施加全束縛;中箱體頂部槽鋼增強(qiáng)筋與除塵器的噴吹箱焊接，噴吹箱自身以及與其相連的上箱體剛性都很強(qiáng)，因而有很強(qiáng)的平面內(nèi)剛度和平面外剛度，因此在中箱體頂部槽上上表面施加3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度束縛和X，Z方向的平移自由度束縛。
2中箱體線性特點(diǎn)值屈曲剖析
線性特點(diǎn)值屈曲剖析一般用于預(yù)測(cè)幻想彈性構(gòu)造的理論屈曲強(qiáng)度，盤算時(shí)中不斟酌非線性因素和初始缺點(diǎn)的影響，因此其盤算成果通常為構(gòu)造失穩(wěn)臨界載荷的上限，只能作為參考。另外線性特點(diǎn)值屈曲剖析只能求得對(duì)應(yīng)的失穩(wěn)模態(tài)，不能求出具體的失穩(wěn)后變形。
線性特點(diǎn)值屈曲剖析可歸結(jié)為求解線性特點(diǎn)值問(wèn)題，將求得的特點(diǎn)值從小到大排列為λ1，λ2，…λn分辨稱為：一階特點(diǎn)值，二階特點(diǎn)值…n階特點(diǎn)值，其對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)向量φ1，φ2，…φn分辨稱為：一階屈曲模態(tài)，一階屈曲模態(tài)，…n階屈曲模態(tài)。特點(diǎn)值乘以所施加載荷為構(gòu)造對(duì)應(yīng)的失穩(wěn)臨界載荷。
中箱體一階屈曲模態(tài)圖顯示外側(cè)板先呈現(xiàn)屈曲變形，變形位于外側(cè)板中部，闡明該部位最為單薄;內(nèi)側(cè)板從第六階開(kāi)端呈現(xiàn)屈曲變形，變形位于內(nèi)側(cè)板中上部，端板在前6階屈曲模態(tài)中沒(méi)有產(chǎn)生屈曲變形。線性特點(diǎn)值屈曲剖析盤算得到的一階失穩(wěn)臨界載荷P1=5.01×105Pa;六階失穩(wěn)臨界載荷P2=5.96×105Pa。其中一階失穩(wěn)模態(tài)對(duì)應(yīng)的失穩(wěn)臨界載荷為中箱體構(gòu)造的理論臨界屈曲載荷。
3中箱體非線性特點(diǎn)值屈曲剖析
非線性特點(diǎn)值屈曲剖析通過(guò)采取逐漸增添載荷的非線性靜力剖析技巧求出使構(gòu)造開(kāi)端變得不穩(wěn)固時(shí)的臨界屈曲載荷。非線性特點(diǎn)值屈曲剖析可以綜合斟酌構(gòu)造的強(qiáng)度和穩(wěn)固性問(wèn)題，通過(guò)載荷—位移曲線可以把構(gòu)造的強(qiáng)度和穩(wěn)固性以至于剛度的全部變更過(guò)程明白的表現(xiàn)出來(lái)。剖析進(jìn)程中斟酌資料和幾何非線性因素以及構(gòu)造的初始缺點(diǎn)對(duì)構(gòu)造承載性能的影響，得出其真實(shí)的極限承載載荷。
剖析時(shí)施加在中箱體構(gòu)造上的載荷為k×[1.2×恒+1.4×活1+0.98×(活2+活3)]，k值只需大于線性特點(diǎn)值屈曲剖析時(shí)的一階特點(diǎn)值2.4282即可，本次盤算k取2.6，構(gòu)造初始缺點(diǎn)取中箱體線性屈曲剖析一階屈曲模態(tài)的1/300，其他載荷與束縛條件和線性剖析時(shí)雷同。
盤算成果表明：中箱體構(gòu)造在負(fù)壓、積灰載荷、構(gòu)造自重、風(fēng)載以及其他載荷逐漸增添進(jìn)程中外側(cè)板中部先產(chǎn)生屈曲變形，變形地位與線性特點(diǎn)值屈曲剖析時(shí)雷同。先產(chǎn)生屈曲變形節(jié)點(diǎn)(編號(hào)為5086)的載荷——位移曲線呈現(xiàn)顯明的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，表示為極值臨界載荷點(diǎn)，其值為4.2×105Pa;內(nèi)側(cè)板位移節(jié)點(diǎn)(編號(hào)為76827)的載荷——位移曲線沒(méi)有呈現(xiàn)顯明的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，表明內(nèi)側(cè)板在該載荷作用下不產(chǎn)生屈曲變形。
