网站原创摘 要 ：化工行业的烟囱一般高达数十米,在设计时必须考虑风压载荷.结构表面的风压载荷在空间上连续变化分布,这一特点使得模拟载荷分布较困难,Patran中的Field模块具备强大的描述变量在时空上分布的功能,使得困难迎刃而解.以某沿海企业烟囱为研究对象,采用Field对不同工况下的烟囱及附属钢结构加载风压载荷并进行受力分析,同时对极限风载工况下的受力情况校核.实例表明Field模块在处理复杂载荷加载方面简单易用且可靠.
关 键 词 ：烟囱； 风载荷； 有限元； Field
中图分类号：TU233文献标志码：B
0引言
近年来,化工行业的烟囱逐渐向更高、更大的方向发展.受雨雪天气的影响,计算烟囱的结构强度时,必须考虑风载荷和冰载荷对烟囱的影响.手工计算的工作量较大,计算结果也不够精确；利用有限元软件,可全面、准确地表达结构的各种应力分布情况,保证烟囱的结构强度.
1有限元单元类型和单元尺寸
本文研究的烟囱结构由烟囱筒体和钢结构塔架组成.[1]为方便有限元计算,将烟囱结构简化为圆柱壳和桁架的组合体,见图1.利用Patran和MSC Nastran对该模型进行受力分析.由于塔架结构和烟囱筒体的力学性能不同,在进行有限元分析前,需对二者分开进行网格划分.塔架结构均采用2节点梁单元,烟囱筒体结构采用4节点四边形单元,网格划分尺寸为约500 mm×500 mm.
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6结束语
Patran中Field模块为处理复杂载荷的加载提供方便.只需找到描述复杂载荷的函数,就可自动将载荷准确地加载到对应单元或节点上,大大降低加载的难度、提高加载的准确性、节省时间.
本文仅利用Field创建线性空间场加载风压载荷,但足以说明Field处理复杂分布载荷是方便、可行的.烟囱在实际使用期间的受力很复杂,本文仅对其结构进行简单的风压受力分析,如地震、风振等工况可以通过使用Field模块创建随时间变化的场加载,在此不作讨论.参考文献：
[1]GB50051-2002烟囱结构设计规范[S].
[2]GB50009-2001建筑结构载荷规范[S].
[3]倪樵, 李国清, 钱勤. 材料力学[M]. 武汉： 华中科技大学出版社, 2006： 171-175.（编辑陈锋杰）