Page 112 - 《橡塑技术与装备》2025年7期
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橡塑技术与装备
            HINA R&P  TECHNOLOGY  AND EQUIPMENT



                         表 1 载荷和相关系数取值                         MPa,抗剪的设计强度指标 f v =125 MPa。
              载荷种类    分项系数 作用的标准值 使用年限的荷载调整系数                      刚度校核标准 :同时考虑永久和可变荷载标准值
              钢架自重       1.3  施加标准重力            无
              设备自重       1.3  施加对应的力            无              产生的挠度的容许值时,主梁的挠度容许值 V T =                 l
             均布活荷载       1.5    2 kN/m 2     0.95(25 年)                                                 400  。
                                                               2.2 静态结果分析
                       表 2 每层台面放置的设备自重                         2.2.1 强度分析
                          层数       载荷标准值 /kN
                           1           133                         统计钢架 1~9 层主立柱的最大应力和剪切应力如
                           2           102
                           3           215                     表 3,可以看出主立柱的最大应力在 1~7 层均超过设
                           4            26                     计强度指标 f=215  MPa,如图 5,其中 1~3 层的应力
                           5           150
                           6            20                     值明显大于 4~7 层,这是因为 1~3 层位于低楼层承受
                           7            0                      着来自上层的压力,同时这几个楼层放置的设备重力
                           8            0
                           9           330                     也比 4~7 层的大,第 8~9 层的最大应力在设计强度指
                                                               标内。第一层主立柱最大应力处的应力如图 6 所示,
             1.3 模拟参数设置
                                                               主立柱处的受力变形如图 3-3 所示,可以看出主立柱
                 钢架的材料是 Q235,模拟时采用的材料属性如下:
                                                               应力大的原因主要是其上的梁受较大的弯矩使得主立
                                                         11
             密度 7 850 kg/m ,泊松比 0.277,杨氏模量 2.11×10
                           3
                                                               柱的一面受压导致应力集中,且发生应力集中的主立
             Pa,屈服强度 235 MPa,拉伸强度 460 MPa。
                                                               柱均为 8 根立柱中间的 4 根。主立柱的最大剪切应力
                 考虑到钢架的实体之间真实的连接绝大部分都为
                                                               均在抗剪的设计强度指标 f v =125 MPa 内。
             焊接与螺栓连接,钢架中实体间的接触均设置为绑定
                                                                       表 3 主立柱最大应力和最大剪切应力
             接触,接触自动生成,为避免未有实际接触的实体间
                                                                层数    主立柱最大应力 /MPa      主立柱最大剪切应力 /MPa
             产生接触,接触公差值设置为 1 mm,生成了 5 880 对                      1         633.06              44.122
                                                                 2         476.79              41.81
             接触。                                                 3         516.32              34.84
                 现有的钢架、钢结构、桁架等力学模拟大都采用                           4         312.35              34.58
                                                                 5         304.85              25.246
             梁单元和壳单元进行网格划分,使用梁单元和壳单元                             6         257.63              19.701
                                                                 7         239.51              19.648
             可以在保证计算结果准确性的前提下显著减少对计算
                                                                 8         64.665              26.884
             机性能的要求,但是不考虑计算量的情况下,采用实                             9         60.542              27.206
             体单元能够更准确得模拟出结构的应力和位移                   [12~15] 。
                 由于本文模型简化后仍然存在许多不同类型的梁
             和柱以及斜撑、垫片和贴板,结构比较复杂,即使将
             垫片和贴板省去,使用梁单元来代替梁、柱和斜撑,
             在模型简化和梁与柱的接触设置上也存在不少的工作
             量,因此本文中的网格均采用默认实体网格。设置整
             体网格尺寸为 100 mm,网格数量为 1 151 045。
                 钢架底部固定在经过地基硬化的地面上,不考虑
             钢架底部的位移,因此对钢架底部三个方向的线位移
             和角位移均进行约束。


             2 静力结果分析
                                                                         图 5 1~9 层主立柱的最大应力
             2.1 强度和刚度的校核标准
                 分别根据《GB50017—2017 钢结构设计标准》中                   2.2.2 刚度分析
             的 4.4.1 和附录 B,对钢架的强度和刚度进行验算。                          钢架的整体位移结果如图 8 所示,统计每层的主
                 强 度 校 核 标 准 :对 于 钢 材 厚 度 ≤ 16  mm,Q235        横梁的最大挠度和最大应力如表 4 所示,如图 9 所示,
             结构构件的抗拉、抗压、抗弯的设计强度指标 f=215                        第 3 层的最大挠度接近挠度容许值,第 9 层的最大挠

                                                                                                         7
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