甄长红 版权所有
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在建立模型中,李峰注意了以下几个原则:首先,通过对各个杆件受力特点和杆端约束情况的分析,在ANSYS中,选择适合它的单兀类型。其次,根据它们在空间中被放置的情况,定义各个杆件的截面参数和初始条件;同时,根据真实结构中相互连接杆件间的构造情况,合理地确定它们间的连接形式。最后,定义各个杆件所用材料的物理特性。该杆系模型中涉及到的单兀类型主要有:杆兀LINK8、梁兀BEAM4、质点兀MASS21及实体单兀SOLID45。因此模型能够较真实模拟实际锅炉构架体系。
2、哈尔滨工业大学土木工程学院研究生姜铭阅通过对锅炉构架体系的自振特性和动力反应的分析,证明辽电300MW锅炉构架体系的振动主要表现为刚性平面层的平动。根据锅炉构架体系的动力特性,确定了衡量结构体系振动强烈程度的指标,并对辽电300MW锅炉体系进行地震反应分析。对锅炉构架的导向装置进行了改造,分别比较了摩擦型导向装置和粘滞型导向装置安装在锅炉构架上,悬吊体系的振动特性。并目_对摩擦型导向装置和粘滞型导向装置的参数调整进行了分析。总结了摩擦型导向装置和粘滞型导向装置的经济特性,主要的参考指标是最大顶层位移、最大层间位移、最大势能指标和最大相对位移。
1.2.3相关领域研究状况
一、结构的振动控制
结构振动控制「18-__, 15」是近二十多年发展起来的一门新兴学科。近年来获得了迅速发展,取得了不少创造性的成果,工程应用口益广泛「53, 5-I]据不完全统计,截至1JJV年,应用结构控制技术的重要工程至少300多项 结构振动控制是研究如何利用设置在结构上的控制系统,主动或被动地施加一组控制力,吸收或者耗散外界输给结构的能量,以达到减小结构反应,从}fu保护结构本身和生命财产安全这一目的的技术手段「56, 5i]。结构振动控制以结构动力学,现代控制理论等学科为理论基础,以自动控制技术,系统参数识别技术,计算机采集及处理技术等为技术手段,是一门新兴学科,是土木工程界的高科技领域「‘5」。
目前,工程界习惯按照在控制过程中对制动能量的需求把控制方式分为被动控制,主动控制,半主动控制和混合控制四大类「州,本结构主要应用的是被动控制,因此,下面主要介绍的是被动控制86-89) 耗能减震[31, 32」的思想是通过附加在结构上的耗能阻尼器件来部分消耗结构振动能量,从IfIJ达到减小结构反应的目的。常用的耗能减震方法是把结构物中的某些构件(如支撑,剪力墙等)设计成耗能部件或在结构物的某些部位(节点或连接处等)装设阻尼器,在小震、风荷载以及正常使用荷载作用下,阻尼器等耗能部件处十弹性状态,结构体系具有足够的抗侧移刚度以满足正常使用要求。在强烈地震作用时,}S}尼器等耗能部件率先进入非弹性状态,大量耗散输入结构的地震能量,使主体结构避免进入明显的非弹性状态,从}fu保护主体结构在强震中免遭损坏。常用的耗能阻尼器有摩擦阻尼器,软钢阻尼器,粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器等等。
吸能减震[33. 3-I」是在主体结构上附加子系统,如调频质量阻尼器TMD,调频液体阻尼器TLD,液压质量控制系统HMS等,使结构的振动发生转移,也就是使结构的振动能量在主体结构和子结构之间重新分配,以达到减小主体结构反应的目的。实现这种技术的装置除了上面提到的以外还有调谐液柱式阻尼系统TLCD,质量泵,以及空气阻尼器等。
二、基十性能的结构抗震设计
目前各国抗震规范中普遍采用的“小震不坏、中震可修、大震不倒”设防水准,被认为是目前处理地震作用高度不确定性的最科学合理的对策,这种设计思想在实践中也已取得巨大的成功。事实上,在发达国家和地区即使在人口高度密集的城市周边区域,由十绝大多数建筑物按现行的抗震规范设训一或加固,重大地震灾害造成的人员伤亡已经明显下降,然Ifu这种设计思想
是以保障生命安全为主要设防目标的,尽管它可以做到大震时主体结构不倒以保障生命安全,但它可能导致中小震下结构正常使用功能的丧失Ifu引起巨大的经济损失。特别是随着经济的发展,结构物内的装修、非结构构件、信息技术装备等的费用往往大大超过结构物的费用,这种损失会更加严重。
例如,我国目前抗震规范GB50011-2001采取了“二个水准、两个阶段”的设计,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”,并分别通过小震下的截面强度验算、大震下的薄弱层变形验算来实现小震和大震下的设计水准,Ifu“中震可修”的要求则主要采用构造措施来满足,没有具体计算量化;例如怎样的破坏才算可修,中震允许产生多大的破坏,这些破坏对结构物或结构内部的设备、装修有什么影响,等等。从这个角度看,现行规范的这些规定注意了在大震下保障生命安全,但对如何避免地震破坏造成的巨大经济损失是没有足够注意的。这些规定对有些结构是远远不够的,近年来的几次大地震尽管人员伤亡不是很大,但经济损失往往是巨大的,这一事实是基十性能的抗震设计的出发点。
另外,目前的抗震设计中还存在以下局限性:
首先,设计阶段建筑的抗震性能并不明确。
其次,业主和使用者很难了解建筑的抗震性能,因为没有人向业主和使用者进行说明。
第二,建筑结构的抗震性能没有用来进行经济评估3〕。1.3本文研究目的和内容
国家能源产业的发展,要求对火电锅炉抗震性能进行深入研究,找到合适的提高抗震性能的方法。ifu其他相关领域的发展,结构控制技术的发展和成熟以及大型有限兀分析软件ANSYS的出现,为火电锅炉抗震性能进一步研究提供了条件,可以从新的视角和方法来分析锅炉构架体系的抗震性能,提高其抗震能力。
本文的主要内容如下:
1、以辽电300MW锅炉构架体系为模型,用新型导向装置来对其进行振动控制。用ANSYS大型有限兀软件建模,输入地震波进行计算。
2、开发新型导向装置的产品,根据其特殊的功能来进行具体的构造设计,已达到安装简单,经济可靠。
3、变化新型导向装置的参数,主要是XY方向粘滞阻尼器的粘滞系数和!摩擦阻尼器的起滑力,分析锅炉构架体系的最大位移、层间位移和炉体与构架之间的相对位移与新型导向装置参数之间的函数关系,最后拟合出一个描述它们关系的函数表达式,以求其最优控制。
4、分析装有新型导向装置的锅炉构架体系的内力,找到锅炉构架体系在地震作用下锅炉构架体系最薄弱的杆件位置,并目_归纳出新型导向装置参数的变化和杆件内力变化之间的关系。
5、分析装有新型导向装置的锅炉构架体系在地震作用下,新型导向装置对锅炉构架的作用力,分析作用力和新型导向装置参数变化关系。
6、对十新型导向装置的不同安装位置,对锅炉构架的地震反应进行比较分析,寻求新型导向装置的最佳安装位置。
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