基于通用有限元法的某殼體結(jié)構(gòu)抗震校核方法

1、 基于通用有限元法的某殼體結(jié)構(gòu)抗震校核方法 摘要：由于許多殼體結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的抗震要求，當(dāng)傳入能量過高時可使設(shè)備發(fā)生損壞。因此，對于工作可靠性有特殊要求的設(shè)備需要進行抗震校核。本文主要研究內(nèi)容包括：建立了殼體有限元模型；對結(jié)構(gòu)的模態(tài)特性進行分析；對結(jié)構(gòu)的抗震動力學(xué)特性分析。關(guān)鍵字:有限元分析、振動、結(jié)構(gòu)模態(tài)1、殼體結(jié)構(gòu)本文通過有限元法分析并校核某消音器殼體結(jié)構(gòu)抗震能力。消音器由結(jié)構(gòu)外殼、內(nèi)消聲體、吸聲材料、進出氣接管及法蘭、支撐板、安裝腳等組成。四個安裝腳通過螺栓連接在基礎(chǔ)上。根據(jù)圖紙和輸入?yún)?shù)，建立有限元模型。并將模型導(dǎo)入hypermesh軟件進行網(wǎng)格劃分，而后再導(dǎo)入ansys軟件中進行相應(yīng)的

2、計算。建模所用的主要材料屬性如表1所示。表1 所用材料屬性材料名稱彈性模量(mpa)泊松比密度（kg/m3）備注q245r2.1e110.37850機腳、機座等3042.06e110.37850進出口管及法蘭材料q245r2.0e110.38387消聲器外殼材料3041.9e110.35892內(nèi)消聲體穿孔板材料3041.9e110.36752消聲器內(nèi)壁穿孔板材料建立的有限元計算模型如圖1所示：圖1整體有限元模型2、螺栓模型需要校核的螺栓分為三類，分別為進口法蘭處螺栓：規(guī)格為m24*40、8.8級，有效直徑為21.2mm；出口法蘭處螺栓：規(guī)格為m27*24、8.8級，有效直徑為24.2mm；機腳

3、安裝螺栓：規(guī)格為m24*12、8.8級，有效直徑為21.2mm。螺栓材料密度為7850kg/m3、泊松比0.3、彈性模量為2.1e5mpa。3排氣消音器模態(tài)分析將有限元模型導(dǎo)入ansys中進行模態(tài)分析，得到系統(tǒng)前二十階模態(tài)及其對應(yīng)的振型如下表所示。在表2中為了清楚的觀察設(shè)備內(nèi)部的模態(tài)振型，只顯示了模型一半的位移云圖。表2排氣消音器前10階固有頻率模態(tài)階數(shù)頻率(hz)119.6220.1331.8433.4534.7641.9745.1857.3959.61060.6分析排氣消音器前二十階模態(tài)振型可以看出，1、2階為殼體整體模態(tài)；36階主要表現(xiàn)為內(nèi)消聲體沿周向模態(tài)；710階主要表現(xiàn)為消聲器本體內(nèi)

4、壁穿孔板局部模態(tài)。4計算分析選用2%阻尼比（sse）情況下的反應(yīng)譜作為計算抗震載荷譜，并考慮了工作條件下的其它載荷情況，即考慮工作壓力、重力及管口載荷。輸入結(jié)構(gòu)參數(shù)，計算結(jié)果表明進出口法蘭連接螺栓強度合格，在載荷的作用下法蘭連接良好。機腳安裝螺栓強度合格，但是在切向載荷的作用下接觸面之間存在相對滑動。圖4焊縫應(yīng)力如圖4所示，焊縫處的最大應(yīng)力為176mpa，位于加強環(huán)同機腳的焊接處。由于焊接母材為q235，屈服極限為235mpa，強度極限為308mpa，且焊縫系數(shù)為0.9，則176mpa235*0.9=211.5mpa，焊受力在彈性范圍內(nèi)，不會發(fā)生破壞及塑性變形。5分析與結(jié)論殼體結(jié)構(gòu)在抗震反應(yīng)譜加載及工作載荷加載下，消聲器位移較小，設(shè)備本體、螺栓、焊縫強度均滿足要求。在電氣和連接廠房（1lx-1wx-1da）樓層反應(yīng)譜加載及工作載荷加載下，消聲器位移較小，設(shè)備本體、螺栓、焊縫強度均滿足要求。在電氣和連接廠房（2lx-2wx-2da）樓層反應(yīng)譜加載及工作載荷加載下，消聲器位移較小，設(shè)備本體、螺栓、焊縫強度均滿足要求。6 參考文獻(xiàn)1）gb 5026