基于 ABAQUS 的钢煤斗结构静力分析

【摘 要】本文利用大型通用有限元软件ABAQUS建立了矩形钢煤斗的静力有限元模型，针对该模型计算所得的云纹图，提出了一些对煤斗结构进行优化改进的方案。

【关键词】ABAQUS;矩形钢煤斗;静力分析

1 引 言

ABAQUS 是一套功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题[2] 。钢煤斗是火电厂典型构筑物，其安全性在生产过程中举足轻重，目前国内其结构设计计算基本依靠经验公式进行手算。本文利用ABAQUS对已设计的一个矩形钢煤斗进行静力分析，根据模拟结果提出了优化改进的方案。

2 设计概况

煤斗的设计尺寸如图1 所示，斗壁及加劲肋均采用Q345B 钢，壁厚14mm,角钢型号为L250×90×10×15，钢板尺寸为10×160，煤斗顶宽7m，外壁倾角为82o。

图 1 设计尺寸图

煤斗的设计荷载为：倾斜壁起点处法向作用力为8.86KN/m，切向作用力为46KN/m，壁底处法向作用力为44.5KN/m，切向作用力为31.25KN/m，中间部分拟线性插入。

3 模型建立

ABAQUS/CAE 是ABAQUS 的交互图形环境，可以用来方便快捷地构造模型，显示分析结果。ABAQUS/Standard是一个通用分析模块，它使用隐式求解方法，能够求解广泛领域的线性和非线性问题[2] 。 本 文 中主要使用ABAQUS/Standard模块来进行分析。

ABAQUS拥有不同类型的单元和材料模型。根据模型的对称性，煤斗和加劲肋均采用四边形壳体单元，Q345B 钢弹性模量取2.06×105Mpa，屈服强度取310Mpa，泊松比取0.26，采用二折线

根据以上云图可以分析得出：矩形钢煤斗设计时，要特别加强支座附近，也即矩形部分的处理，对于加劲肋的分布宜从上至下逐渐加密，以增大斗底下部刚度，减小位移。对于本设计，在应力和位移均明显满足要求的情况下，可以通过适当减小钢板厚度，以减轻自重和降低成本。

5 结 论

通过运用ABAQUS 对已设计的矩形钢煤斗进行准确的有限元模拟，验算了该模型的安全性，并提出了相应的优化改进措施，以达到经济安全的目的。

参考文献：

[1] 贮仓结构设计手册[M](. 1999年12月第一版).北京：中国建筑工业出版社.

[2] 庄茁 由小川等.基于ABAQUS的有限元分析和应用.(2009年1月第一版).北京：清华大学出版社.