干式气柜是一正多边形壳体结构,每根立柱和每块侧板板宽方向的中线都是分别对称的,在建模和计算过程中可以充分利用这一对称性。内压作用下,可以取一根立柱和相邻的两块侧板的一半或两根立柱之间的部分进行分析,风荷载作用下也可只取柜体的一半进行分析。考虑到建立全模型的柜顶析架比建立一半模型的柜顶析架更方便,同时可以利用对称性来检验结果的正确性,因此本文建立整个气柜结构的有限元模型。
本模型建模分三步进行。第一步建立柜顶析架部分,首先生成单棍析架的节点,并连接节点生成上下弦梁、竖腹杆和斜腹杆,然后利用对称性,复制Zn次生成Zn榻析架,干式气柜最后连接节点生成析架的水平支撑、立撑和顶板,得到柜顶部分的有限元模型。第二步建立柜体部分,先生成中的关键点、方向点,并连接关键点得到立柱、抗风环、加劲肋等的线和侧板平面。再利用ANSYS网格划分功能划分单元网格,抗风回廊与板肋沿宽度方向和板对应,立柱与高度方向的板单元对应,得到l/Zn气柜对称模型模型,利用对称性将该模型复制2n次就得到柜体模型。第三步是考虑变形协调,用CP命令或NUMMRG命令将不同单元间位置重合的节点祸合。曼型气柜有限元模型边界条件为约束气柜底部节点的所有自由度。
为使干式气柜模型和实际结构相吻合,最初建模时,将梁单元的翼缘和板单元的中心重合,计算得到的柱、抗风环等的弯矩在藕合节点处会出现很大的突变,而板的扭矩很小不足以引起这么大的突变。分析发现,该突变是由于梁单元和板单元的刚度中心不重合引起的,如果使梁和板单元刚度中心重合就不会出现突变,以后建立有限元模型时尤其是梁单元和壳单元共存时应对这一情况予以重视。