温度作用下大直径水泥熟料筒仓有限元分析

摘要

钢筋混凝土筒仓具有容量大、占地小、便于机械化作业、运行费用低等优点，在工业和农业生产中应用越来越广泛。随着设计和施工技术的日益成熟，筒仓的直径和高度有了很大的提高，但是对大直径筒仓的温度应力以及贮料荷载作用下的静力状态研究不足。本文以大直径混凝土浅圆熟料筒仓为例，对其进行分析。
　　1、由稳态传热原理确定仓顶、仓壁的传热系数；由熟料达到热平衡状态时仓顶和仓壁每天散发出的热量等于水泥熟料放出的热量，可以计算出空仓和满仓两种工况情况下筒仓仓壁内外表面的温度。
　　2、利用有限元分析软件ANSYS建立筒仓的计算模型并进行热分析，调用热分析的结果进行结构分析，得到空仓和满仓两种工况下的温度应力。
　　3、根据我国钢筋混凝土筒仓设计规范计算出作用在仓壁上的荷载，按照我国混凝土筒仓规范要求选取输入计算参数，对筒仓在贮料荷载作用下的整体结构进行静力分析。
　　4、利用ANSYS建立有仓顶和无仓顶的筒仓模型，考虑空仓和满仓两种工况下仓顶对仓壁内力的影响。计算结果表明：可以忽略仓顶对仓壁内力的影响。

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第一章 绪 论

1.1 筒仓分类

1.2 筒仓的建造和发展

1.3 筒仓国内外研究成果

1.3.1 筒仓侧压力研究现状

1.3.2 筒仓温度荷载研究现状

1.3.3 筒仓仓顶研究现状

1.4 本文的研究工作与意义

第二章 热分析理论及有限元简介

2.1 热分析简介

2.2 传热学理论

2.2.1 传热学经典理论

2.2.2 单层平壁稳态传热理论

2.2.3 多层平壁稳态传热理论

2.2.4 热传递的三种方式

2.3 筒仓仓壁温度计算

2.3.1 空仓仓壁温度计算

2.3.2 满仓仓壁温度计算

2.4 有限元简介

2.4.1 有限元的提出

2.4.2 有限元的发展

2.4.3 有限元法特性

第三章 筒仓在温度荷载作用下的有限元分析

3.1 壳体理论

3.1.1 壳体基本假定

3.1.2 柱壳无矩理论

3.1.3 筒仓计算方法

3.2 温度应力理论

3.2.1 温度荷载分类

3.2.2 温度应力的基本假定和基本方程

3.2.3 筒仓的轴对称温度应力

3.3 ANSYS简介

3.3.1 ANSYS热分析基本原理

3.3.2 ANSYS稳态热分析

3.3.3 ANSYS热--应力分析

3.3.4 热分析的控制方程

3.3.5 热分析有限元法

3.4 筒仓的建模与温度作用下的有限元分析

3.4.1 工程概况

3.4.2 有限元模型与稳态热分析

3.4.3 计算结果分析

3.5 本章小结

第四章 筒仓在贮料荷载作用下的有限元分析

4.1 散体的物理力学特性

4.1.1 散粒体的特点及其力学性能

4.1.2 散体力学的计算模型

4.2 筒仓贮料侧压力计算的相关理论

4.2.1 Janssen理论

4.2.2 库伦理论

4.3 我国筒仓规范对大直径浅圆筒仓贮料压力的规定

4.3.1 筒仓规范对大直径浅圆筒仓贮料压力的规定

4.3.2 规范[1]对筒仓贮料压力的说明：

4.4 筒仓贮料荷载作用下计算

4.4.1 贮料荷载作用下筒仓无矩计算

4.4.2 贮料荷载作用筒仓有矩计算

4.5 简仓贮料荷载作用下有限元分析

4.5.1 静力分析过程

4.5.2 仓壁应力分析

4.5.3 仓壁位移分析

4.5.4 仓壁计算结果的数据分析

4.6 本章小结

第五章 仓顶对筒仓计算结果的影响

5.1 筒仓有限元分析过程

5.2 仓顶对仓壁影响分析

5.2.1 空仓工况下计算结果分析

5.2.2 满仓工况下计算结果分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 本文的局限和今后展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文