周伟[1]2004年在《新型煤气柜的强度和稳定性分析》文中指出钢铁工业是国民经济中动力资源消耗量最大的部门,煤气柜在降低钢铁厂的能源消耗,合理的利用钢铁厂本身副产的二次能源(副产煤气)解决动力资源和降低生产技术成本方面有着积极的作用。本文根据已投产的新型煤气柜结构图,建立了它的几何模型和有限元模型,利用现有的力学理论对模型做了适当的简化,模拟了模型所处的力学环境。对新型煤气柜主要做了以下两个方面的工作:在外载的作用下,对新型煤气柜柜体和活塞的弹性接触做了细致的分析,同时还分析了柜体的安装和施工误差给煤气柜的整体结构的强度和安全带来的影响。利用现有的接触理论和计算方法,在模型的接触处构造了间隙单元来求解接触压力。由于柜顶是大型穹顶结构,稳定性是其能否安全服务的关键。本文利用线性屈曲理论,求解了柜顶结构的屈曲载荷。根据在求解过程中出现的问题,假设了多种情况,对于不同情况的模型都做了细致的分析。通过本文的工作,为新型煤气柜安全评估和设计提供了基础,同时为新型煤气柜的系列化提供了保证。
于伟[2]2016年在《新型干式煤气柜结构的非线性屈曲与稳定研究》文中认为新型干式煤气柜属于大型空间薄壁组合壳体结构,柜体为纵环加筋圆柱壳,柜顶和活塞均为径环加筋扁球壳。新型干式煤气柜主要用于储存高压煤气,严格控制柜体内压弯曲变形是保证结构气密性和正常运行的关键。同时,针对这种大型结构,缩尺模型试验是结构预研和安全使用不可回避的需求。本文首先基于空间壳体理论和弹性地基梁理论,提出了柜体弯曲变形分析的两种改进方法。随后,利用改进的能量法缩尺原理,对加筋圆柱曲板和圆柱壳的预压自振和屈曲相似模拟、线性和非线性稳定相似模拟、径环加筋扁球壳的自振相似模拟及缩尺原理在柜体的应用进行了深入系统的研究,主要包括以下几方面内容:(1)基于改进的离散加筋法和弹性地基板条梁法,对柜体受局部内压作用下的弯曲变形进行了分析。提出了局部内压作用的环向加筋圆柱壳和局部均布荷载作用的弹性地基板条梁简化力学模型,分别采用改进的离散加筋法和弹性地基板条梁法,对新型干式煤气柜柜体受局部内压作用下的弯曲变形进行了分析,并与密加筋法结果和有限元结果进行了对比。在此基础上,给出了判定环向加筋圆柱壳密肋、稀肋的方法。结果表明,改进的弹性地基板条梁法具有适用性强、精度高、效率好的优点;当环向加筋间距dr>3.875(Rt)1/2时,改进离散加筋法计算效率较高。(2)基于结构体系的总能量,建立了考虑预压变形的屈曲和自振的广义相似条件及缩尺原理公式。首次考虑刚度参数公式,对不完全相似缩尺原理进行了完善。在保证刚度缩尺因子不变的前提下,可对一些参数进行改变。通过求解关于加筋肋释放了扭转常量相似方程的非线性方程组,可以获得加筋肋材料发生变化模型的等效加筋肋几何尺寸。完全相似和不完全相似分析表明:模型结果结合相应的缩尺原理公式均能较好地预测其对应原型的结果。(3)首次考虑结构刚度参数公式,构建了完善的径环加筋扁球壳轴对称振动的广义相似条件和缩尺原理公式。通过简单的算例验证,确保了理论公式推导的正确性。研究了无量纲加筋截面积、偏心距和惯性矩等参数对结构基本动力特性的影响。然后,基于完善后的缩尺原理公式进行了完全相似和不完全相似缩尺振动研究。结果表明:完全相似和不完全相似缩尺模型均能较好地预测其对应原型的基本动力特性。当模型与原型的加筋满足截面积、一阶矩和二阶矩与对应加筋间距比值相似时,模型加筋截面可采用与原型不同的形式,为试验模型的设计提供了较大的选择空间。(4)基于能量法建立了加筋圆柱壳线性屈曲的广义相似条件和缩尺原理公式,采用有限元仿真的手段对轴压和侧压作用的加筋圆柱壳进行了线性屈曲相似模拟。通过验证文献算例,保证了有限元分析的正确性和可靠性。研究了不同长径比、不同边界条件和不同加筋截面形式对轴压和侧压作用的加筋圆柱壳线性屈曲相似模拟的影响。结果表明:完全相似和不完全相似模型均能较好地预测原型的线性屈曲特性。完善后的线性屈曲缩尺原理适用于不同长径比、不同边界条件和不同加筋肋截面形式的加筋圆柱壳。(5)首次考虑变形缩尺因子,发展了加筋圆柱壳非线性稳定的缩尺原理。首先通过验证文献非线性稳定算例,确保有限元分析的正确性和可靠性。接下来,基于一阶特征值屈曲模态缺陷和理想扰动位移缺陷,通过有限元仿真的手段系统地开展了纵环加筋(矩形和T型)圆柱壳非线性稳定的相似模拟。结果表明:完全相似和不完全相似模型均能较好地预测其对应原型的非线性稳定特性。随模型与原型泊松比偏差的增大,原型的平衡路径曲线预测结果与有限元结果的偏差逐渐增大。发展的非线性稳定缩尺原理适用于不同长径比、不同边界条件和不同加筋肋截面形式的加筋圆柱壳,为更真实地预测原型结构的稳定承载特性提供了参考。(6)在前面章节研究的基础上,不考虑立柱的有利影响,采用仅含环向加筋的截断柜体作为计算单元,对新型干式煤气柜柜体的线性屈曲和非线性后屈曲及自振相似模拟进行了探讨。线性屈曲和自振相似模拟表明,完全相似和不完全相似缩尺模型,均能较好地预测其对应原型的线性屈曲和自振特性。后屈曲相似模拟结果表明,对于两端固支和上端简支下端固支的截断柜体,当缺陷因子较小时,模型能较好地预测其对应原型的平衡路径,当缺陷因子较大时,模型仅能较好地预测其对应原型平衡路径的变化规律。在平衡路径末端,模型与其对应原型的屈曲模态相同。线性分析时加筋的疏密特性无显现,在非线性后屈曲发展进程中,加筋的疏密特性随缺陷因子的增大逐渐凸显。基于密加筋理论发展的非线性后屈曲缩尺原理,仅适用于环向加筋布置比较密的柜体。
但堂波[3]2007年在《曼型干式煤气柜的受力性能研究》文中提出曼型干式煤气柜在合理利用钢铁厂本身副产的二次能源(副产煤气)解决动力资源和降低钢铁厂能源消耗方面起着积极的作用，随着工业生产的发展，将在钢铁企业中得到更加广泛的应用。但目前尚无曼型干式煤气柜的设计规范，设计人员往往采用简化的设计方法，使得其设计存在一定问题。因此，对曼型气柜结构构件的受力性能进行研究，为设计提供准确而经济的理论依据，具有重要的理论意义和工程实用价值。本文是在已有研究的基础上，对曼型气柜结构构件的受力性能进行进一步的研究。考虑到内压作用下侧壁板的变形规律，引入边界条件，推导了侧壁板变形和内力的近似解析解，与有限元结果比较，该近似解析解特别是侧壁板的相对变形公式有很高的精度，可用于工程设计。根据有限元分析结果，对文献[50]提出的抗风环和侧壁板的内力公式进行验证和修正。内压和风荷载是气柜设计的控制荷载。本文对内压和风荷载作用下曼型气柜的受力性能进行了几何非线性静力分析，提取立柱、侧壁板、抗风环的变形、弯矩和应力等，分析其变化规律，找出内压和风压共同作用下，构件设计时强度和刚度校核的控制点，以供设计参考。抗风环的主要作用是保持柜体截面的正多边形形状。本文分析了不同抗风环截面时，气柜截面非圆度和最大风压力作用处柜体的鼓出变形，提出了抗风环刚度校核的建议取值，并且从强度角度推导了抗风环最小截面设计公式。有限元分析表明，抗风环的截面是由刚度控制而不是强度控制的。本文的工作，是对文献[50]设计理论的补充和完善，为曼型干式煤气柜的安全评估和设计提供了基础。
王凌西[4]2014年在《新型干式煤气柜结构动力特性及静力稳定分析》文中研究指明新型干式煤气柜是一种应用广泛的储气设施，其结构形式属于高耸薄壁空间结构，随着气柜体积的大型化，结构稳定问题越来越突出，因此有必要对新型干式煤气柜的结构动力特性和静力稳定性进行分析，为工程设计提供参考。首先，对新型干式煤气柜进行了动力特性分析，分别计算了气柜四个工况下的自振模态，考察活塞位置对气柜基本周期的影响，计算表明：气柜自振周期随活塞上升而延长。其次，对气柜进行了特征值屈曲分析，其中研究了柜顶网格间距和主梁截面大小对结构屈曲荷载的影响，在此基础上进一步比较了径向梁截面和环向梁截面对结构承载力的影响；考察了工作内压和柜体加劲肋截面以及间距对柜体屈曲风荷载的影响。研究表明：径向梁截面大小对柜顶承载力影响最大，气柜活塞处于高位时的工作内压对气柜抗风具有有利作用，柜体加劲肋的截面和间距对气柜抗风性能均有影响。再次，以弧长法对气柜进行了非线性分析。提出了柜顶非线性稳定分析的简化模型，在此基础上采用一致缺陷模态法考察了不同缺陷因子的初始缺陷对结构极限承载力和失稳形态的影响；考察了增大中心环梁截面对提高结构极限承载力的作用；验证了径向梁和环向梁截面对结构承载力影响的区别；考察了柜体各构件及其组合对气柜抗风性能的作用，考察了内压对柜体抗风性能的作用。计算表明：初始缺陷对柜顶极限承载力有一定降低，但并未改变结构的失稳形态；增大中心环梁截面对结构极限承载力的提升效果一般；增大径向梁截面对结构承载力的提高作用大于增大环向梁截面。气柜柜体的T环向型加劲肋主要保证结构的局部稳定性，大截面抗风环保证了结构的整体稳定，纵向加劲肋在结构抗风性能中并未表现出太大的作用。
李正良, 于伟, 胡浩, 刘欣鹏, 王凌西[5]2015年在《新型煤气柜内压弯曲分析方法研究》文中指出严格控制新型高压煤气柜内压弯曲,是保证结构气密性和正常运行的关键问题,其受力模型为具有多根环向加筋圆柱壳受局部内压作用的弹性弯曲.把弹性地基板条梁法拓展应用到该结构体系;同时对传统离散加筋法进行改进,考虑了壳体厚度、半径及加筋肋间距对结构环向刚度的影响.以30万m3新型煤气柜为例,采用弹性地基板条梁法、改进离散加筋法、密加筋法和有限元法进行了分析.在此基础上,给出了判定环向加筋圆柱壳密肋、稀肋的方法.分析结果表明,弹性地基板条梁法具有适用性强、精度高、效率好;当环向加筋间距dr>3.875(Rh)1/2时,改进离散加筋法计算效率较高.
毛文筠[6]2006年在《铺钢板肋环型网壳的稳定性分析》文中指出球面网壳可以封闭没有支柱的大空间,而且造型美观,近年来得到快速发展和广泛应用。在众多网壳型式中,有一种新颖的球面肋环型网壳外铺带肋钢板的型式,在酒钢、鞍钢、武钢等新型煤气柜工程中作为顶盖广泛使用。该结构特点是轻质、大跨,所以稳定性问题特别突出,必须对其进行稳定性分析。 本文基于几何非线性有限元理论,借助弧长法,利用结构分析软件ANSYS,对考虑局部屈曲后强度利用的铺钢板肋环型网壳结构进行全过程计算,绘制了结构的荷载一挠度曲线。通过对荷载一挠度曲线的分析,探讨了结构失稳的原因和屈曲过程,得到了一些有价值的结论。此外,对不同边界条件,矢跨比以及不同截面的铺钢板肋环型网壳进行稳定分析,发现许多有规律的现象。这些结论和发现对工程设计具有一定的指导意义。
刘峰[7]2016年在《钢铁企业煤气调度与粉尘减排的不确定优化模型研究》文中进行了进一步梳理随着钢铁工业的爆发式增长,其作为高消耗、高污染的工业"大户",能源的消耗与污染排放明显增加,能源与生产的供求矛盾日益突出。为此,如何实现钢铁工业的节能、降耗和减排,已经成为了迫在眉睫、亟需解决的重要问题。为了实现钢铁工业的节能、降耗和减排,并且克服确定性优化方法在处理钢铁企业副产煤气优化分配问题和大气污染控制问题时存在的假设和简化过多、参数估计偏差较大、模型结构不合理和计算结果不准确等问题,本文基于不确定性优化方法理论对钢铁企业的煤气优化调度方案和粉尘减排控制策略的设计和实施展开相关的理论和实践研究。钢铁企业的煤气调度和粉尘减排控制系统的组成要素、结构和框架、以及系统运转模式的准确识别和表征,是建立副产煤气优化调度模型和粉尘减排控制管理模型的重要基础。本文分别以煤气系统的收益最大化和粉尘减排控制成本最小化为主要的系统目标,综合考虑包括储气柜容量、用户需求、经济成本、污染源排放标准和区域环境质量标准等在内的系统约束和逻辑关系,构建包括产气设备、用户、储气柜、煤气发电系统等组成要素在内的钢铁企业副产煤气优化调度系统,以及包括企业排放源、气象站、环境监测站、居民区和污染源削减技术等不同类型要素在内的粉尘减排控制管理系统,为后面优化模型的建立和决策方案的生成奠定了很好的基础。副产煤气属于宝贵的二次能源,煤气系统的节能是钢铁企业节能的主要部分。为了克服煤气的生产、运输、分配和利用方面的数据统计和处理工作存在的困难、消除企业生产计划的制定、生产工艺的运转情况和调度人员的主观意愿等多个因素对煤气分配系统的影响和避免传统的确定性优化模型与现实情况差距较大,模型的求解结果存在很大的偏差,生成的煤气分配方案无法为调度工作人员提供有效的支持等情况,本文采用包括区间数、type-1模糊数、type-2模糊数和双重随机变量等在内的多种类型的不确定性优化方法,构建两套反映不确定性条件下的副产煤气优化分配模型,运用模糊机会约束规划方法、随机机会约束规划方法和两阶段的区间交互作用解法等多个求解方法对模型进行求解,制定了储气柜和发电设备的最佳运行方案,确定了煤气在系统中各个组成要素的最佳分配量,为企业节能方案的设计和实施提供了很好的决策帮助。钢铁企业周边的环境污染问题,特别是钢铁企业排放的粉尘污染问题,已经严重影响到了当地居民的正常生活,如何有效地解决钢铁企业的粉尘污染问题已经成为影响钢铁企业生死存亡的关键问题。本文以唐山市丰润区大气污染防治方案设计和规划为例,以当地的主要污染源钢铁企业为研究对象,分别运用区间随机鲁棒优化方法和模糊分式规划方法,针对污染控制成本、污染源排放标准和区域环境质量标准等系统要素表现出来的不确定性特征,将其分别表征为区间、随机和模糊在内的多种类型的不确定性变量,构建了两套不确定性条件下的区域粉尘减排控制优化模型,完成了区域粉尘减排扩散模拟条件下的污染控制措施的优化设计,确定了钢铁企业内部主要污染源的最佳处理方案,为该地区大气环境管理及地区规划、污染源削减方案的设计提供了很好的决策支持,提高了大气管理方案的适应度与鲁棒性,提升了环境管理的实际效果与绩效水平。
黄斌, 毛文筠[8]2006年在《大型煤气柜顶盖的几何非线性全过程分析》文中进行了进一步梳理利用几何非线性有限元法对大型煤气柜顶盖这种新颖的结构进行全过程分析,考虑铺板局部屈曲后强度利用,借助弧长法跟踪结构的荷载-挠度曲线,探讨结构失稳的原因和屈曲过程。结果表明:钢板和网壳共同作用,表现出组合柜顶结构所独有的力学特性。此外,可通过加强柜顶的中环梁附近区域来提高结构的整体稳定性。
程杰[9]2014年在《滑动式H型活塞橡胶膜密封煤气柜可行性探讨》文中研究说明通过对传统橡胶膜密封煤气柜分析研究,提出了独具颠覆性思维的滑动式H型活塞橡胶膜密封煤气柜构思,这种滑动式H型活塞橡胶膜密封煤气柜既具有传统一段式橡胶膜密封煤气柜全部的优点,又克服了其受力不合理、耗钢量大、无自平衡纠偏的缺点。本文对滑动式H型活塞橡胶膜密封煤气柜的可行性进行了探讨。
周小芳[10]2010年在《不同容量威金斯气柜受力性能的比较分析》文中研究表明采用橡胶柔膜密封的威金斯气柜广泛应用于冶金、石化、污水处理、城市煤气等行业。随着国民经济的快速发展,小容量的气柜已经不能满足企业需要,威金斯气柜大型化的趋势日趋明显。国内威金斯气柜起步较晚,缺乏大型威金斯气柜的理论研究和设计经验,有必要通过比较分析不同容量气柜的结构特性,便于气柜设计时参考,尤其是大容量气柜的加强改进。首先,以四个不同容量的威金斯气柜作为研究对象,分析比较了在气压和风荷载作用下柜体的变形和应力的变化规律以及大容量气柜的变形和内力的特点,并且分析了气压和风荷载作用下侧板、立柱、环向肋、抗风回廊对不同容量气柜受力的影响,由此提出在大型气柜的设计中需采取的加强措施。其次,针对四个气柜的柜顶进行特征值屈曲和非线性屈曲分析。计算对比不同的主梁刚度、主梁数量、顶板厚度、柜顶矢跨比等因素对四个柜顶的稳定性能的影响,为大型气柜的设计提供参考。
参考文献：
[1]. 新型煤气柜的强度和稳定性分析[D]. 周伟. 重庆大学. 2004
[2]. 新型干式煤气柜结构的非线性屈曲与稳定研究[D]. 于伟. 重庆大学. 2016
[3]. 曼型干式煤气柜的受力性能研究[D]. 但堂波. 浙江大学. 2007
[4]. 新型干式煤气柜结构动力特性及静力稳定分析[D]. 王凌西. 重庆大学. 2014
[5]. 新型煤气柜内压弯曲分析方法研究[J]. 李正良, 于伟, 胡浩, 刘欣鹏, 王凌西. 湖南大学学报(自然科学版). 2015
[6]. 铺钢板肋环型网壳的稳定性分析[D]. 毛文筠. 武汉理工大学. 2006
[7]. 钢铁企业煤气调度与粉尘减排的不确定优化模型研究[D]. 刘峰. 北京科技大学. 2016
[8]. 大型煤气柜顶盖的几何非线性全过程分析[J]. 黄斌, 毛文筠. 武汉理工大学学报. 2006
[9]. 滑动式H型活塞橡胶膜密封煤气柜可行性探讨[J]. 程杰. 钢铁技术. 2014
[10]. 不同容量威金斯气柜受力性能的比较分析[D]. 周小芳. 天津大学. 2010