2.3.1应力有限元结果
煤气柜整体Tresca应力结果如图2.11所示。最大应力为55.0MPa,位于柜顶板与巧架的连接处,逸是由于W下几个原因:柜顶承受集中载荷与均布载荷作用,其薄板结构承载能力较低;柜顶由于不是研巧的重点,故建模过程中对其做了大量的简化处理,如壁板肋板的简化,L型钢巧架的简化,使其承载能力降低;巧架与壁板连接部位的简化,易使其连接部位发生应力集中。
综合w上几点原因,说明在该有限元模型中柜顶应力比起实际受力偏大,但远远没有达到其许用应为,故柜顶结构是十分安全的。为了直观地观察柜体结构的受力,只取柜体部分模型进行分析,如图2.12所示。柜体结构最大Tresca应力为35.955MPa,位于柜底侧板处,该处结构主要承受径向压应力与轴向压应力的作用,因煤气柜自重的影响
使该部位有最大应力。由应力云图可知,中间抗风环位置筒体由于受到抗风环的加强作用,环向变形与煤气柜其他结构相比小很多,同时其环向拉应力也相应减小很多,使其整体应力水平降低,且较远离抗风环位置的侧板应力较大。同一高度沿环向每个侧板上的应力分布情况基本相同,这与大部分载荷分布是沿环向不变有关。
下图分别为煤气柜柜体环向应力与轴向应力云图。环形应力沿柜体环向呈周期对称分布,最大应力为24.018MPa,位于施加内压载荷的柜体范围内除抗风环局部的侧板处。由于柜体环向应力主要由内压产生,故在抗风环间的侧板应力分布基本相同。立柱与侧板连接处由于立柱的加强作用,环向应力降低3?5MPa。轴向应力大部分是由柜顶均布载荷、集中力、煤气柜自重作用而产生的压应力,柜底部最大,且沿柜体环向周期对称分布。但是有几处突变,如抗风环位置因约束产生的正应力,煤气柜顶部柜顶与柜体连接的集中力,由此而产生的最大压应力和最大拉应力分别为24.237MPa、14.371MPa。
图2.15 ̄2.18为选取的第二、吉层抗风环间的部分侧板的化sea应力云图及呈向应力云图。在该图中应力的变化、分布规律与上整体结构应为云图基本一致。该部分侧板最大Mises薄膜应力为32.140MPa,呈拱形逐渐增大,但增加梯度较小,总体上来看基本为均匀分布。立柱位置Tresca应力相对于同高度的侧板较小,这主要是由于立柱的
强化作用。侧板径向应为值很小,在侧板中面位置大小接近为零。在侧板应力分布中,环向应力起主要作用,环向应力分布规律见下图,侧板、立柱处相差不大,但由立柱中也到侧板中也的变化渐进呈条状分布,增大的趋势较明显。轴向应力主要是由于柜顶集
中、巧布载荷和自重而产生的压应力,由上到下依次递増,该处最大为9.808M化。
图2.19为沿立柱轴向路径Tresca应力及H向应力变化曲线,横坐标表示从煤气柜底部到顶部的节点。环向应为在煤气柜承受内压的范围内除抗风环位置处基本保持平稳,无太大变化。径向应力很小几乎为零。轴向应为为压应力,压应力由顶部到底部的增大主要是由于柜体自重的影响。Tresca应力作为这几项应力共同作用的结果,与他们有相同特征的变化趋势。图2.20为沿侧板中部轴向路径Tresca应力及H向应力变化曲线图。在该图中,四条曲线的变化趋势及数值大小与图2.19中的四条曲线十分类似,但从局部来看,本图中抗风环位置的应为突变十分明显,是由与侧板的刚度较小,抗风环
图2.21为沿环向路径Tresca应力及H向应力变化曲线,四条曲线的变化趋势较柔和且一致,都是H条变化幅度大的都是侧板中部为峰值,立柱位置为极低值。该图说明了在煤气柜结构载荷的作用下,各向应力沿煤气柜环向变化不大,即结构载荷对煤气柜的各个方位的影响无差异。故在讨论煤气柜失效的原因过程中,结构载荷可作为影响较小的因素。