某大型利浦式钢板筒仓的屈曲分析

   0前言

   利浦筒仓结构的受力性能、破坏机理、力学分析方法以及结构设计、制作和安装等都比普通结构复杂得多。目前，国内外对其的研究，特别是国内对其的研究，还相对较弱，随着钢板筒仓结构在我国工农业生产中应用的越来越多，已经出现许多急待解决的问题。
  
   1某工程概况
  
   某利浦筒仓直径为20 m，仓壁高度为22 m，仓顶高度为4.5 m，进料口直径为2m。在标高Om到标高16 m设有66排的[16b,[14b和[10的槽钢;在标高16 m以上设有33排[8的槽钢;在圆顶锥面设有66根[6. 3的槽钢;圆顶进料口和圆筒顶部设有16 mm x 200mm的圈梁;当4 mm和4 mm钢板咬边时加强筋截面为30 mm *20mm;当3 mm和3mm钢板咬边时加强筋截面为30 mm * 16 mm;当2mm和2 mm钢板咬边时加强筋截面为30 mm *10mm ;钢板咬边高度为376 mm。钢板弹性和抗剪模量分别为206 kN/时和79 kN/mm2，钢板抗压、抗拉、抗剪强度分别为 215 N/mm2,215 N/mm2,125 N/mm2 ,钢板泊松比和密度分别为0.25和7850kg/m3，谷物重度和内摩擦角分别为7.5 kN/m3和25°,谷物与钢板壁摩擦系数0.3。[σ]=215 N/mm2,[τ]=125 N/mm2 ,ρ=215 N/mm2。
  
   2模型结构
  
   利浦式钢板筒仓是由立柱和钢板组成，钢板与钢板由咬边连接而成。在结构内力分析时，将咬边看成加强筋，把板视为被支撑在立柱和加强筋上的板壳。根据此结构特点，利浦筒仓仓壁的单元采用四节点的曲面单元，板在垂直方向取0.4 m(实际咬边间距为0.376 m)，宽度取立柱之间的距离。仓顶板沿径向采用15等分划分，沿环向采用66等分的单元划分形式。将立柱沿高度分成0. 4 m高的两节点单元的短梁;板的咬边即加强筋也视为圈梁，圈梁长按立柱之间的距离计算;筒仓进料口圈梁和仓壁顶圈梁为:16 mm*200 mm，单元划分以立柱交点为划分点。根据统计，模型单元数和节点数分别为:12045个单元和4686节点。具体如图1-2所示。
  

   3屈曲分析
  
   在结构的屈曲分析中，常用分叉(Bifurcation)来描述。分叉点代表了结构两个平衡路径的交点，表征了屈曲失稳的萌生位置，如图3所示。
  

   实际结构的另外一种失稳形式表现为从一个平衡位置快速通过，跳跃到另外一个平衡位置，也称为后屈曲，如图4所示。除此以外，结构在局部高压作用下的起，和表面重叠也是另一种局部失稳形式。
  

   本模型中的屈曲失稳根据其受力方向的不同而分别兼有这两种屈曲类型。
  
   根据本模型特点，Marc软件对屈曲失稳问题的分析采用了通过特征值分析计算屈曲荷载的线性屈曲分析方法进行分析。线性屈曲分析是通过提取使线性系统刚度矩阵奇异的特征值来获得结构的临界失稳荷载及失稳模态。

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