脱硝钢支架结构梁柱刚性节点应力分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 脱硝钢支架结构梁柱刚性节点应力 分析 摘要：梁、柱节点作为钢框架 中的关键连接部分，直接影响着结构在 荷载作用下的整体性能。本文运用 ANSYS 软件，对最不利荷载组合工况 作用下梁柱刚接节点数值模型进行计算 分析，得到了连接节点各组件相应的应 力分布，并提出一些改进的建议。 中国论文网 /2/view-12897295.htm 关键词：脱销；钢支架结构；刚 性节点；应力分析 中图分类号： S605+.2 文献标 识码：A 文章编号： 作者简介：夏谦(1986)，男， 湖北咸宁人，硕士，从事电力工程设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 及研究. Abstract: As the key point ofthe steel framework, Beam- column joints play a important roleon the overall performance of the entire structure under loads. Using ANSYS software, the numerical model of Beam-Column Rigid Connection was analyzed under the most unfavorable condition to get the stress distribution of the components, as well as putting forward some recommendations for improvement. Keywords: denitration；steel structures; rigid connection; stress analysis 火力发电厂脱硝钢支架结构主要 支撑一次风机烟道、SCR 脱硝反应器、 进出口烟道，平台扶梯、管道等附属设 施，由于整体结构高度大、跨度大、自 重大，对梁和柱将产生较大的作用效应。 梁、柱节点作为钢框架中的关键连接部 分，起着传递构件之间的弯矩和剪力的 作用，其连接性能直接影响着整个结构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 在荷载作用下的整体性能。本文运用 ANSYS 软件对脱硝钢支架结构刚性节 点进行数值模拟，重点分析节点连接部 位和螺栓的应力分布，以期为钢结构梁 柱节点的设计提供参考。 1 有限元模型 建立有限元实体模型，考虑到边 界效应，柱的截面高度相对梁截面高度 适当选大，刚性连接节点模型柱高为 4.0 m，梁长为 2.5 m，采用 10.9 级 M20 摩擦型高强螺栓，连接板厚度为 10 mm。在 ANSYS 中定义了 Q345 和 20MnTiB 两种钢的材料模型，梁柱翼缘、 腹板、加劲板、连接板为 Q345 钢，螺 母、栓体及垫圈为 20MnTiB 钢。材料 为各向同性，弹性模量取 2.06105 MPa，泊松比取 0.3，密度取 7.810-6 kg/mm3，接触面摩擦系数为 0.5。计算 采用 Von-Mises 屈服准则，材料强化采 用多线性随动强化准则。 从整体结构的不同荷载组合中选 取最不利组合工况，根据轴力图、剪力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 图和弯矩图，将荷载转化为有限元模型 中柱端和梁自由端的等效荷载。 2 数值模拟结果 柱翼缘应力分布所示，从中可以 看出柱翼缘应力分布对称合理。最大应 力位于柱翼缘和梁翼缘焊接处，大小为 93.6 MPa，远小于钢材的屈服强度，表 明在此不利荷载工况作用下刚性连接节 点柱翼缘局部受力性能较好。 梁腹板应力分布所示，梁腹板整 体应力分布较为合理， 在 100 MPa 左 右，应力较大的地方主要分布在上下两 排螺栓孔，最大值约为 327.0 MPa，主 要由于螺栓孔的应力集中引起。应力集 中导致的最大值小于材料屈服强度，该 腹板的承载能力满足设计要求，局部应 力集中可以通过现场焊接施工工艺进行 改善，从而进一步降低螺栓孔周边的最 大应力。 梁翼缘应力分布，梁翼缘整体应 力分布合理，应力较大的地方位于梁腹 板和柱翼缘交界处，主要由于应力集中 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 引起，约为 165.0 MPa，小于材料的屈 服强度，梁翼缘的承载能力满足设计要 求，受力性能较好。 连接板应力分布，从中可以看出， 连接板整体应力在 60 MPa 左右，应力 较大的地方主要分布在上下两排螺栓孔， 最大值约为 313.0 MPa，主要由于螺栓 孔的应力集中引起。应力集中导致的最 大值小于材料屈服强度，该连接板的承 载能力满足设计要求，减缓局部的应力 集中可以通过适当的增加连接板的厚度、 改变螺栓孔尺寸和排列来实现。 加劲板应力分布，柱加劲板总体 应力较小，最大应力位于与柱腹板和翼 缘的连接处，约为 77.0 Mpa，小于材料 的屈服强度，该加劲板的承载能力满足 设计要求，加劲板厚度和位置不同对梁 柱连接节点的受力性能有较大影响。 螺栓的应力分布，在预紧力和荷 载的共同作用下，螺栓整体应力均较大， 约为 490MPa，小于材料的屈服强度， 承载能力满足设计要求，施加的预紧力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 在梁柱连接节点的受力分析过程中起到 了作用。 3 结论 本文采用 ANSYS 软件，对最不 利荷载组合工况作用下梁柱刚接节点数 值模型进行了计算分析，得到了连接节 点各组件（柱翼缘和加劲板，梁腹板和 翼缘，连接板和螺栓）相应的应力分布， 最大应力都小于材料的屈服强度，满足 承载能力要求。脱硝钢支架结构采用的 梁柱 刚性连接节点总体受力性能较好， 但也有一些有待改进的地方，主要有以 下几点： (1) 腹板和连接板在螺栓孔周边 应力较大，最大应力达到了 327MPa， 非常接近材料的屈服强度，主要是由于 在这些位置应力集中引起的，同时数值 模型没有考虑焊缝的补强效应和连接的 光滑过度，导致计算得到的最大应力比 实际应力要偏大，可以通过适当提高连 接板的厚度以及焊接施工工艺。 (2) 对一些受力较大的梁柱刚性 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料