大型高炉炉壳地震反应分析

炉壳论文 有限元模型论文 地震反应论文
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炉壳是高炉的外壳,主要作用是固定冷却设备、保证高炉砌砖的牢固性、承受炉内压力和起到炉体密封作用,它是高炉钢结构重要组成部分。本文运用有限元分析方法和壳体理论以及地震反应理论,借助大型有限元分析软件ANSYS,建立大型高炉炉壳有限元分析模型,全面地分析了高炉炉壳在静力和地震作用下的工作性能。论文研究工作主要包括:(1)全面地分析了高炉炉壳在重力荷载、煤气压力、渣铁压力及温度效应等各种荷载与作用下的工作性能,得到了高炉炉壳正常工作情况下的应力分布规律。(2)对高炉炉壳进行了模态分析,得到了高炉炉壳自振频率、振型等动力参数。通过输入ELCENTRO波,对炉壳进行了时程反应分析,得到了高炉炉壳在8度地震下,位移、应力、基底反力等地震反应参数。论文得到的主要结论如下:(1)静力作用下,对应力贡献最大的是高炉煤气压力和渣铁压力。炉壳基本处于弹性状态,其中上部应力小于下部应力。在高炉开孔处都出现了应力集中现象,铁口边缘达到了最大应力。除了局部开洞影响外,炉壳最大应力发生在铁口下段。对位移贡献最大的是温度荷载。(2)地震荷载作用下,炉壳各部分受影响较小,都处在弹性阶段。最大位移发生在炉顶,最大应力发生在风口处。通过频谱分析得到,位移最大值发生在1.17Hz。通过对炉壳上下各段的时程曲线得出,一般地震下,可以将炉壳看做是一个整体。本文研究成果可为进一步完善我国大型高炉炉壳设计理论与方法提供理论依
摘要第3-5页
Abstract第5-6页
1 绪论第9-16页
    1.1 高炉简介第9-11页
        1.1.1 高炉概述第9-10页
        1.1.2 高炉钢结构第10-11页
    1.2 国内外研究现状第11-15页
        1.2.1 国内研究概述第11-12页
        1.2.2 高炉结构荷载认识的逐渐深入第12-13页
        1.2.3 高炉的有限元弹塑性分析第13-14页
        1.2.4 高炉抗震方面的研究成果第14页
        1.2.5 国外研究现状第14-15页
    1.3 研究目的与研究内容第15-16页
2 有限元基本理论及模型建立第16-27页
    2.1 有限元分析的基本概念第16-17页
    2.2 有限元分析的基本过程第17-20页
        2.2.1 有限元方法的基本步骤第17-18页
        2.2.2 动力有限元理论第18-20页
    2.3 有限元模型的实现第20-25页
        2.3.1 有限元软件的选取第20-21页
        2.3.2 分析方法及单元选取第21-24页
        2.3.3 炉壳钢结构弹性有限元模型的建立第24-25页
        2.3.4 炉壳动力有限元分析模型的确立第25页
    2.4 强度评定标准第25-27页
3 炉壳钢结构弹性整体有限元分析第27-38页
    3.1 作用于炉壳上的荷载第27-29页
    3.2 各荷载作用下的有限元分析第29-35页
        3.2.1 各荷载作用下的应力分析第29-31页
        3.2.2 荷载组合第31-33页
        3.2.3 特殊部位的应力分布第33-35页
    3.3 炉壳变形特性及分析第35-38页
4 高炉炉壳的动力分析第38-53页
    4.1 炉壳的模态分析第38-40页
    4.2 炉壳结构的地震反应分析第40-53页
        4.2.1 输入地震动的选取第40-42页
        4.2.2 计算参数的选择第42页
        4.2.3 主体结构计算结果第42-53页
5 总结与展望第53-55页
    5.1 主要研究成果第53页
    5.2 未来与展望第53-55页
参考文献第55-57页
致谢第57-58页
附录 攻读硕士学位期间的研究成果第58页
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