温度作用下大直径钢板仓仓壁优化分析-optimization analysis of large diameter steel plate silo wall under temperature.docx

山东科技大学硕士学位论文 摘要 摘 要 钢板仓可被用来储存煤、矿石、水泥、粮食、石油等散粒状、液状原材料或燃料。 由于它能够在生产过程中起到调节原材料与中间物料的缓冲、配送、协调等作用，因此 在工农业生产、物流储运尤其在流水生产工艺中显得尤为重要。随着工、农业的发展， 钢板仓数目与日俱增，规模日益增大，目前正向大直径、大容量，轻型，多功能、电气 化、自动化方向发展。大直径钢板仓的受力与传统的结构有着很大的不同，而且没有统 一的设计与制造技术规定。目前，国内可用的规范也只有《钢筋混凝土筒仓设计规范》 （GB50077-2003）和《粮食钢板筒仓设计规范》(GB50322-2001)，实际使用中的大部分 钢板仓，无论从直径大小还是从贮料本身的特性都超出了以上两本规范的范围，在没有 同类钢板仓设计经验时，很难对其安全性和经济合理性做出准确判断，这就成为工程设 计的一个难题。2010 年初，我国北方某水泥厂大直径钢板仓发生倒塌事故，本文以该钢 板仓为例，主要做了以下几个方面的研究分析： (1)利用大型有限元分析软件 ANSYS 建立了钢板仓有限元模型，分析了贮料荷载对 仓壁环向应力和径向位移的影响；在空仓和满仓两种情况下，分别分析了温度升高和降 低对钢板仓环向应力和径向位移的影响，确定了钢板仓工作的最不利工况和整个钢板仓 仓壁最可能发生破坏的高度，对钢板仓设计过程中的仓壁环向应力取值提出了建议。 (2)建立了一组（共 7 个）仓壁厚度逐渐增加的钢板仓有限元模型，分别分析了钢板 仓在贮料荷载作用下以及在贮料荷载和温度荷载共同作用下仓壁厚度的改变对仓壁环向 应力、Mises 应力和径向位移的影响。 (3)分析确定了钢板仓合理的壁厚值，确定了加劲肋的设置范围，并对仓壁上部和下 部范围内的加劲肋进行了优化。 (4)对开展的工作进行了总结，对本文得出的主要结论进行了归纳，并对本课题今后 要进行的进一步的研究作了展望。 希望本文分析研究得出的结论能够对今后钢板仓的设计提供一定的数据支持和设计 参考。 关键词：钢板仓，温度，仓壁厚度，环向应力，径??位移，优化 山东科技大学硕士学位论文 Abst ract ABSTRACT Silos can be used to store bulk granular and liquid raw material or fuel such as coal, ore, cement, grain, oil and so on. It can regulate the buffer, distribution and coordination of raw materials and intermediate materials during the production process. Therefore, it plays an important role in industrial and agricultural production, especially in the flow production process. With the development of Chinas industrial and agricultural, silos are not only increase in numbers, but also rapidly expand in the scale. At present, silos are developing towards to large diameter, high-capacity, lightweight, versatile, electrification, automation. Large steel silo is very different from the traditional structure, and there is no uniform design and manufacturing technology provides. At present, there are only two domestic codes available, ‘Code for design of reinforced concrete silos( GB50077 -2003 )’ and ‘Code for design of grain steel silos ( GB50322 - 2001)’.However, most of the actual steel silos are b