在自重和雪荷载作用下,气柜的屈曲形式及屈曲特征值
,结构的特征值屈曲分析以完善结构为研究对象,以小位移线性
假定为基础,在结构受荷载变形过程中忽略结构形状的变化,结构平衡始终建立
在结构的初始变形之上。严格地说,一个受荷载作用的结构仅在变形后的结构上
才能处于平衡状态,从开始加载就存在几何非线性的影响,同时实际结构不可避
免的存在某种缺陷,特征值屈曲分析虽然忽略了结构的几何非线性和结构初始的
缺陷,但是特征值屈曲分析在一定程度上能够反映结构的稳定性能,预测结构的
屈曲形状,因此在进行精确的非线性分析之前,应该先进行特征值屈曲分析,找
到结构屈曲的敏感位置,为结构的优化提供数据依据,然后再对结构进行合理的
优化设计,为进行结构的非线性稳定分析奠定基础,最后进行结构的非线性精确
分析。本节采用 ANSYS 有限元软件中屈曲模块,预测在自重和雪荷载作用下气柜
的不稳定临界荷载和屈曲模态形状。
1、 在竖向、环向加劲肋、抗风回廊布置间距和加劲肋截面尺寸均不改变的情况下,
仅改变威金斯气柜的圆柱壳壁厚,寻找最优的壁厚。
1) 壁厚从下到上的布置情况:
为 4.5mm,29.47 到 39.07 厚度为 3.20mm。顶壳厚度为 3.20mm,顶壳径向梁为 16a,环向梁为 14a,径、环向加劲肋采用双向角钢 L125x80x12x12 短边组合,圆柱壳
24 根竖向加劲肋采用 HW200×200×8×12 的宽翼缘工字型,圆柱壳环向加劲肋为
L125×80×8 的角钢。
由图可以看出顶壳先发生屈曲,而圆柱壳并没有屈曲,这样可以采用减小壁
厚来降低圆柱壳的刚度的方法,使圆柱壳和顶壳几乎同时发生屈曲。
2) 改变圆柱壁壳厚度从下到上分别为
截面不改变。图 4-5 为屈曲的三阶模态形式和屈曲特征值:
由图 4-4 和图 4-5 比较可以看出减小圆柱柱壁厚度后,气柜最先发生屈曲
的位置仍在顶壳,圆柱壁壳并没有发生屈曲,这是由于顶壳为扁球壳,稳定性相
对圆柱壳更加薄弱,所以表现出更加容易屈曲的现象。为了充分发挥构件性能,
在允许的范围内,可以减小壁壳的厚度,降低壁壳的刚度,使圆柱壳壁壳和顶壳
几乎同时达到屈曲。