留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于理想点法的脱硫塔轴压屈曲承载力优化研究

王平 胡兴誉 周方铭 梅钊 吴金池

王平, 胡兴誉, 周方铭, 梅钊, 吴金池. 基于理想点法的脱硫塔轴压屈曲承载力优化研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(6): 22-30. doi: 10.13206/j.gjgS23032501
引用本文: 王平, 胡兴誉, 周方铭, 梅钊, 吴金池. 基于理想点法的脱硫塔轴压屈曲承载力优化研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(6): 22-30. doi: 10.13206/j.gjgS23032501
Ping Wang, Xingyu Hu, Fangming Zhou, Zhao Mei, Jinchi Wu. Optimization of Axial Buckling Capacity of Desulfurization Tower Based on Ideal Point Method[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(6): 22-30. doi: 10.13206/j.gjgS23032501
Citation: Ping Wang, Xingyu Hu, Fangming Zhou, Zhao Mei, Jinchi Wu. Optimization of Axial Buckling Capacity of Desulfurization Tower Based on Ideal Point Method[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(6): 22-30. doi: 10.13206/j.gjgS23032501

基于理想点法的脱硫塔轴压屈曲承载力优化研究

doi: 10.13206/j.gjgS23032501
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51604195)

湖北省自然科学基金项目(2018CFC818)。

详细信息
    作者简介:

    王平,男,1972年出生,博士,教授,主要从事采矿技术、安全控制研究。

    通讯作者:

    胡兴誉,男,1997年出生,硕士研究生,主要从事建筑结构稳定性分析工作,1507621520@qq.com。

Optimization of Axial Buckling Capacity of Desulfurization Tower Based on Ideal Point Method

  • 摘要: 针对矿山化工等行业中烟气脱硫核心装置脱硫塔的结构设计问题,以脱硫塔的质量最小和屈曲承载力最大为优化目标,基于理想点法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,结合不同参数下脱硫塔的应力分布特征,构建了针对脱硫塔的轴压屈曲承载力优化模型。以某烟气脱硫工程脱硫塔为工程背景,基于APDL语言设计了一套关于脱硫塔屈曲承载力的参数化建模及优化分析方法。轴压屈曲承载力优化主要结论为:1)环向、纵向加强筋对于轴压荷载下的脱硫塔结构稳定性均有较好加强作用,但纵向加强筋的补强效果明显优于环向加强筋;尽管联合补强的效果要低于纵向加强筋单独补强,但是工程实际中复杂工况决定了环向加强筋不可或缺;2)联合补强后的结构强度有较大提高,结构的最大许用应力提升幅度达一倍多,加强效果明显;从应变云图中可以看到,尽管结构变形程度有小幅增加,但分布更加均匀,能够更充分地利用材料承载性能,保证结构整体稳定;3)优化后的脱硫塔结构质量从417 810 kg增加到429 160 kg,增加了2.715%,结构屈曲承载力从22 077.435 N提升到47 536.231 N,提高了115%。通过该优化分析方法,能够获得较为合理的加筋方案,操作过程简单,优化效果明显。
  • [1] 魏炜,黄朝德,郑刚,等.广东某硫精矿提质分选试验研究[J].化工矿物与加工,2022,51(10):5-8.
    [2] 陈华,魏永军.江苏省烧结烟气二氧化硫减排能力估算[J].化工矿物与加工,2010,39(5):38-39

    ,45.
    [3] 陈志平,焦鹏,马赫,等.基于初始缺陷敏感性的轴压薄壁圆柱壳屈曲分析研究进展[J].机械工程学报,2021,57(22):114-129.
    [4] Timoshenko S P.Einige stabilitätsprobleme der elastizitätstheorie[J].Zeitschrift für Mathematik und Physik,1910,58(4):337-385.
    [5] Lorenz R.Achsensymmetrische verzerrungen in dünnwandigen hohlzylindern[J].Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure,1908,52(43):1706-1713.
    [6] Donnell L H.A new theory for the buckling of thin cylinders under axial compression and bending[J].Pain Research&Management:the Journal of the Canadian Pain Society,1934,56(5):3083-3086.
    [7] Robertson A.The strength of tubular struts[J].Royal Society of London Proceedings,1928,121(788):558-585.
    [8] Salo V,Rakivnenko V,Nechiporenko V,et al.Calculation of stress concentrations in orthotropic cylindrical shells with holes on the basis of a variational method[J].Восточно-Европейский журнал передовых технологий,2019,3(7):11-17.
    [9] Kolodiazhnyi А,Mednikova M.The Influence of the deformation nonlinearity on stress concentration in cylindrical shells with holes under torsion[C]//Materials Science Forum.Trans Tech Publications Ltd,2019:548-559.
    [10] 张德林.采用概率随机扰动载荷法的薄壁圆柱壳下限轴压屈曲载荷预测[D].杭州,浙江大学,2020.
    [11] 李亚坤,王猛,王志坚,等.承压筒体长圆形开孔应力分析[J].电站辅机,2021,42(2):17-20.
    [12] 徐明,缐伟,景鹏飞.周向外压作用下多孔圆筒屈曲分析[J].当代化工,2021,50(5):1140-1143.
    [13] Anonymous.Buckling of thin-walled circular cylinders:NASA SP-8032[S].USA:NASA Space,Vehicle Design Criteria,1969.
    [14] Wagner H N R,Huehne C,Niemann S.Robust knockdown factors for the design of axially loaded cylindrical and conical composite shells-development and validation[J].Composite Structures,2017,173(173):281-303.
    [15] Wagner H N R,Huehne C,Khakimova R.On the development of shell buckling knockdown factors for imperfection sensitive conical shells under pure bending[J/OL].Thin-Walled Structures,2019,145(12)[2019-12-01].https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106373.
    [16] 王博,王法垚,马祥涛,等.考虑形位公差的薄壁筒壳折减因子预测方法研究[J].固体力学学报,2021,64(3):1-11.
    [17] Tian K,Wang B,Hao P,et al.A high-fidelity approximate model for determining lower-bound buckling loads for stiffened shells[J].International Journal of Solids and Structures,2018,148(3):14-23.
    [18] 刘锦,高炳军,赵慧磊.脱硫塔的强度和稳定性有限元分析[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2008(增刊1):104-106.
    [19] 吴金池,俞栋华.基于ANSYS某脱硫塔环向加强筋计算[C]//土木工程新材料、新技术及其工程应用交流会论文集(下册).2019:559-561.
    [20] 邱俊杰,廖少波,陈纯,等.钢脱硫塔结构有限元分析[C]//2021年工业建筑学术交流会论文集.2021:327-329.
    [21] 陈世见.脱硫塔加湿电结构受力分析[J].设备管理与维修,2019(12):48-49.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  71
  • HTML全文浏览量:  6
  • PDF下载量:  4
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-25
  • 网络出版日期:  2024-06-24

目录

    /

    返回文章
    返回