大容量锅炉大板梁拼接技术的研究

摘要

在电力市场需求的推动之下,国内的几家大型锅炉厂家先后开发了一批600MW等级锅炉的新炉型。由此带来的锅炉钢结构大板梁的巨型化,给大板梁的设计、制造、运输和安装都带来了一系列新的课题。 目前锅炉厂已经成功的解决了大板梁沿高度分为两层分别制造后再在现场拼接的技术问题,然而对于大板梁在长度方向的分段制造现场拼接方法的研究实施,在国内外锅炉行业中尚无先例。 本文以某锅炉钢结构工程为背景,对其拼接问题进行了系统的研究,并对预应力技术在锅炉钢结构中的应用作了初步的探讨,主要工作如下： 1.利用四种单元形式对该工程大板梁J进行了对比计算,综合考虑计算要求的精度和计算时间,最终选取八节点实体单元作为大板梁整体分析计算的单元形式。 2.对拼接处进行了简化计算分析的研究,得到既能保证计算精度又节省计算时间的简化计算模型。 3.对影响连接处摩擦力损失的各种因素做了系统的分析,得出各种情况对摩擦力损失的具体影响数值。 4.提出了修正的精确计算设计法,利用此法对上述大板梁J进行了设计分析,发现此法切实可行,准确可靠。 5.对预应力技术在大板梁工程中的应用进行了介绍,并以此对上述大板梁J进行了设计。 6.综合应用以上成果,作者利用APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化语言进行ANSYS的二次开发,得到一个高效、实用、准确可靠的软件程序,对于以后进行大板梁设计可以大大提高工作效率。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2大板梁介绍

1.3本文主要工作

第二章大板梁整体分析

2.1材料及参数取值

2.2大板梁的有限元分析

2.2.1采用两节点Timoshenko梁单元计算

2.2.2采用四节点壳单元计算

2.2.3采用八节点实体单元计算

2.2.4采用二十节点实体单元计算

2.2.5各种单元计算结果汇总比较

2.3本章小结

第三章对连接处接触非线性的研究

3.1引言

3.2接触界面边界条件

3.2.1符号和定义

3.2.2法向接触条件

3.2.3切向接触条件--摩擦力条件

3.3接触问题的求解

3.3.1接触问题求解的一般过程

3.3.2接触界面的定解条件和校核条件

3.3.3拉格朗日乘子法

3.3.4拉格朗日乘子法的有限元求解方程

3.3.5接触分析中的一些问题

3.3.6接触分析算例

3.4简化计算模型的研究

3.4.1单个高强度螺栓与钢板连接分析

3.4.2简化计算模型的研究

3.5本章小结

第四章连接处的公差分析

4.1钢板局部不平整度的影响

4.2翼缘对腹板垂直度的影响

4.3钢板厚度公差的影响

4.3.1几种规范规定的公差情况及处理方式的对比研究

4.3.2高强度螺栓排数的多少对摩擦力损失的影响分析

4.3.3连接板厚度改变对摩擦力损失的影响分析

4.3.4被连接板厚度改变对摩擦力损失的影响分析

4.4螺栓性能等级和公称直径对摩擦力损失的影响分析

4.5本章小结

第五章摩擦型螺栓受力、计算分析的研究及应用

5.1大板梁分段位置及拼接方案的确定

5.1.1大板梁分段位置的确定

5.1.2拼接方案的确定

5.2高强度螺栓受力、计算分析的研究

5.2.1连接设计计算方法介绍

5.2.2修正的精确计算设计法

5.3连接处的局部接触分析

5.3.1利用修正的精确计算设计法对拼接处进行计算设计

5.3.2连接处局部接触对比分析

5.4大板梁拼接的整体分析

5.5本章小结

第六章预应力技术在锅炉钢结构中的应用

6.1预应力钢结构介绍

6.1.1预应力钢结构的特点

6.1.2预应力钢结构的应用与研究现状

6.2预应力技术在锅炉钢结构中的应用

6.2.1预应力构件的材料

6.2.2张拉控制应力

6.2.3预应力损失

6.2.4预应力索的布置方案

6.2.5大板梁中预应力索的设计

6.2.6预应力应用于大板梁设计实例

6.3本章小结

第七章APDL参数化语言在大板梁纵向拼接中的应用研究

7.1 引 言

7.2程序编写思路及流程图

7.2.1程序编写思路

7.2.2程序流程图

7.3算例

第八章研究工作总结及展望

8.1研究工作总结

8.2进一步的研究工作

参考文献

致谢