几何初始缺陷对冷却塔力学性能影响的研究

摘要

作为发电厂中重要的组成结构,冷却塔对水资源的冷却是实现冷却水重复利用的关键环节,因此,冷却塔在火力发电厂的作用很大.并且由于冷却塔的建设费用在整个火力发电厂的投资中占40％之多,因此保证冷却塔的结构安全是火力发电厂的重要考虑因素.针对某超大型间接空冷却塔,选用B31梁单元和S4R壳单元建立有限元分层壳单元模型,进行了该冷却塔的屈曲分析,得到冷却塔的前20阶屈曲特征值.最后考虑几何非线性和材料非线性,使用缺陷模态法模拟了用前六阶屈曲模态做该冷却塔的几何初始缺陷,利用弧长法计算有几何初始缺陷的超大型间接空冷塔的响应,提取结果,分析几何初始缺陷对冷却塔极限承载力和结构位移的影响.结果表明几何初始缺陷对冷却塔极限承载力的影响是显著的。在某些缺陷分布下，当缺陷大小与壁厚相当时，冷却塔极限承载力降低较大，达到完整结构的25％。在规范规定的施工缺陷范围内，几何初始缺陷对冷却塔极限承载力的影响较小。因此在设计时要充分考虑到缺陷对冷却塔安全性的影响，并且在施工时严格控制缺陷的大小。其次，几何初始缺陷对冷却塔的极限位移也有较大影响。通常，对极限承载力影响大的缺陷分布对极限位移的大小和位置影响显著。极限位移大小随着缺陷的增大而减小，最大位移出现的位置随着缺陷的增大沿冷却塔塔壁向下移动，从完整结构的喉部位置开始下移，影响范围在喉部下塔高的1/5范围左右。因此对冷却塔设计时要充分考虑到几何初始缺陷对下部结构的影响。