基于整体分析的大直径圆形料仓的力学性能

摘要

混凝土浅圆筒仓因其环保经济、容量大、占地小等优点，已广泛用于矿物转运、粮食收储、物流等行业中。目前筒仓结构的发展，正向着大容量、轻型结构、全封闭环保存储和自动化、电气化、多功能等方向发展。随着混凝土浅圆筒仓应用的扩展，其直径与高度也在不断增大，直径大于100m的巨型钢筋混凝土浅圆筒仓已屡见不鲜。国内外学者及研究人员对筒仓结构的研究也日益加深，但对于巨型混凝土浅圆筒仓在太阳辐射下的非均匀温度场及该温度场下的结构温度效应的研究还近乎空白，且多数研究把筒仓的上、下部结构分开分析，缺乏在整体模型下对筒仓结构影响因素的全面考虑。因此，对大直径混凝土浅圆筒仓整体模型在太阳辐射及自然界中热交换条件下的非均匀温度场的分布情况及其对筒仓结构温度效应的影响进行分析研究具有重要意义。
　　本文采用有限元分析方法对仓壁内径达120m的巨型混凝土浅圆贮料筒仓建立包括上部网壳、下部混凝土结构及较大范围地基的整体模型进行了分析对比，在利用Fluent对太阳辐射下筒仓进行辐射-流-固耦合热分析得到整体非均匀温度场结果的基础上，考虑非均匀温度场、均匀温度场及永久荷载等3种工况，对筒仓整体有限元模型进行有限元静力分析与对比。另外，结合建立的筒仓整体模型，对仓壁厚度参数对筒仓受力性能的影响进行了探讨。
　　主要成果如下：
　　1）太阳辐射条件下，同一时刻，筒仓不同位置的温度不同；而且在同一位置，不同时刻的结构温度也不相同。在夏至日，网壳钢结构在12:00达到最高温度，其值为76.3℃；而仓壁混凝土结构最高温度出现在16:00时，其值为59.1℃，混凝土结构对辐射升温的反应相对与钢结构的网壳要迟钝。
　　2）太阳辐射下的非均匀温度场是筒仓受到的环境温度作用中的最不利温度荷载。建议在没有实践经验时，工程中对筒仓仓壁环境温度内力可按永久荷载的最大环拉力50％来考虑。
　　3）随着仓壁厚度的增加，仓壁位移、环向轴力明显减小，但对仓壁弯矩影响较小，且温度作用会增强。适当增加仓壁厚度，有利于减小筒仓位移和环拉内力，但也会加大温度作用的影响。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2筒仓国内外研究综述

1.3本课题研究背景及意义

1.4本文主要研究内容

第二章 日照下筒仓温度场的热分析

2.1热分析理论概述

2.2筒仓结构所受的温度作用

2.3太阳辐射的分析基础

2.4辐射热交换和边界条件

2.5本章小结

第三章 筒仓温度应力求解方法

3.1温度应力的产生

3.2热弹性力学基本方程

3.3温度应力的热弹性力学解法

3.4温度应力的有限元解法

3.5有限元软件求解温度应力

3.6本章小结

第四章 日照下筒仓热与应力的分析比较

4.1筒仓结构日照下热分析

4.2筒仓结构不同工况下应力分析与比较

4.3不同工况内力计算结果比较

4.4本章小结

第五章 壁厚参数对筒仓受力性能的影响

5.1筒仓计算理论概述

5.2计算模型

5.3 计算结果及其分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1本文研究成果及结论

6.2研究展望

参考文献：

致谢

附录一：攻读硕士学位期间发表的论文