除塵(chen)(chen)器(qi)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的失(shi)穩(wen)(wen)破壞在實際工程(cheng)中經(jing)常發(fa)生。當強(qiang)度滿足要求(qiu)時(shi)，應特別注意結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)能。以袋式除塵(chen)(chen)器(qi)中間箱(xiang)體結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)為(wei)例(li)，利用ANSYS有限元分析軟件，通過線(xian)性(xing)(xing)特征值屈曲(qu)分析，計算中間箱(xiang)體結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的理論臨界屈曲(qu)載荷，用非線(xian)性(xing)(xing)特征值b計算箱(xiang)結(jie)(jie)(jie)(jie)。考慮初(chu)始缺(que)陷、幾何非線(xian)性(xing)(xing)和材料非線(xian)性(xing)(xing)的影響。結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的實際承載力(li)。結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)(guo)表明，線(xian)性(xing)(xing)特征值屈曲(qu)分析結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)(guo)過大，只(zhi)有非線(xian)性(xing)(xing)特征值屈曲(qu)分析才能準確計算結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的承載力(li)。

　　近年來，袋式除塵(chen)(chen)器在煙氣治(zhi)理(li)方(fang)面應(ying)(ying)(ying)用廣(guang)泛，但目前(qian)除塵(chen)(chen)器的結構設(she)計(ji)主要(yao)采用類(lei)比法(fa)進行經(jing)驗、半經(jing)驗設(she)計(ji)，缺少相應(ying)(ying)(ying)的標準和(he)(he)設(she)計(ji)規(gui)范，導(dao)致設(she)計(ji)不夠合(he)理(li)和(he)(he)[1]。目前(qian)，不斷發展的CAE技術在除塵(chen)(chen)器部件結構、整機結構的強度(du)計(ji)算和(he)(he)穩(wen)定(ding)性(xing)校核中應(ying)(ying)(ying)用較多(duo)，但主要(yao)采用線(xian)性(xing)分(fen)析方(fang)法(fa)，而(er)采用非線(xian)性(xing)分(fen)析方(fang)法(fa)的尚不多(duo)見。

　　結(jie)(jie)構(gou)(gou)失穩是鋼結(jie)(jie)構(gou)(gou)的主(zhu)要(yao)失效形式之一，設計時予以(yi)重(zhong)視，結(jie)(jie)構(gou)(gou)失穩分(fen)(fen)為(wei)(wei)平衡分(fen)(fen)叉失穩、極值(zhi)點失穩和躍越(yue)性(xing)失穩[2]。結(jie)(jie)構(gou)(gou)穩定(ding)性(xing)分(fen)(fen)析(xi)的主(zhu)要(yao)目的是確定(ding)結(jie)(jie)構(gou)(gou)的失穩臨(lin)界載荷，常(chang)用(yong)的分(fen)(fen)析(xi)方法包括線性(xing)特(te)征值(zhi)屈(qu)曲(qu)分(fen)(fen)析(xi)和非線性(xing)特(te)征值(zhi)屈(qu)曲(qu)分(fen)(fen)析(xi)，以(yi)上兩種方法逐漸成為(wei)(wei)結(jie)(jie)構(gou)(gou)穩定(ding)性(xing)分(fen)(fen)析(xi)的有力工具[3]。本(ben)文(wen)以(yi)除塵器的中箱體結(jie)(jie)構(gou)(gou)為(wei)(wei)例，采用(yong)線性(xing)特(te)征值(zhi)屈(qu)曲(qu)分(fen)(fen)析(xi)和非線性(xing)特(te)征值(zhi)屈(qu)曲(qu)分(fen)(fen)析(xi)分(fen)(fen)別(bie)計算中箱體結(jie)(jie)構(gou)(gou)的失穩臨(lin)界載荷，通過(guo)計算結(jie)(jie)果(guo)評(ping)定(ding)其穩定(ding)性(xing)能和承(cheng)載能力。

　　1 中箱體(ti)結構(gou)計(ji)算模型

　　袋式除塵器中箱體(ti)結構外形(xing)尺為(wei)6200mm×4200mm×7500mm，側板(ban)(ban)和(he)端板(ban)(ban)的板(ban)(ban)厚為(wei)4mm，側板(ban)(ban)槽鋼(gang)加(jia)強筋截(jie)(jie)面(mian)(mian)為(wei)C160mm×63mm×6.5mm，角鋼(gang)加(jia)強筋截(jie)(jie)面(mian)(mian)為(wei)L100mm×63mm×8mm，端板(ban)(ban)槽鋼(gang)加(jia)強筋截(jie)(jie)面(mian)(mian)為(wei)C200mm×75mm×9mm，角鋼(gang)加(jia)強筋截(jie)(jie)面(mian)(mian)L100mm×63mm×8mm，工字(zi)鋼(gang)加(jia)強筋截(jie)(jie)面(mian)(mian)為(wei)HW200mm×150mm×9mm×6mm，撐管截(jie)(jie)面(mian)(mian)○102mm×90mm。

　　所(suo)有構(gou)件材質為Q235B，材料的(de)彈性(xing)模量E=2.06×105MPa，屈服強度為215MPa，非線性(xing)特征值(zhi)屈曲分析(xi)采(cai)(cai)用(yong)理想(xiang)彈塑性(xing)模型。采(cai)(cai)用(yong)SHELL181單元進行網格劃分。中(zhong)箱(xiang)體(ti)結(jie)構(gou)主要(yao)設計載荷(he)有負壓、積灰載荷(he)、結(jie)構(gou)自重(zhong)、風載以及其他相連(lian)接部件傳遞給中(zhong)箱(xiang)體(ti)的(de)載荷(he)。

　　中箱體(ti)結(jie)構(gou)(gou)(gou)約(yue)束(shu)分析：中箱體(ti)底(di)部(bu)(bu)槽鋼(gang)(gang)加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)(qiang)筋焊接(jie)在(zai)除塵器底(di)梁(liang)結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)上(shang)表(biao)面(mian)，底(di)梁(liang)結(jie)構(gou)(gou)(gou)自身剛(gang)度(du)大，且焊接(jie)在(zai)底(di)梁(liang)上(shang)的(de)灰斗結(jie)構(gou)(gou)(gou)對(dui)底(di)梁(liang)有很大的(de)加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)(qiang)作用(yong)[4]，因(yin)此在(zai)中箱體(ti)底(di)部(bu)(bu)槽鋼(gang)(gang)加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)(qiang)筋下表(biao)面(mian)施(shi)(shi)加(jia)(jia)全約(yue)束(shu);中箱體(ti)頂(ding)部(bu)(bu)槽鋼(gang)(gang)加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)(qiang)筋與(yu)除塵器的(de)噴(pen)吹箱焊接(jie)，噴(pen)吹箱自身以及與(yu)其相連的(de)上(shang)箱體(ti)剛(gang)性都(dou)，因(yin)而有的(de)平面(mian)內剛(gang)度(du)和(he)平面(mian)外(wai)剛(gang)度(du)，因(yin)此在(zai)中箱體(ti)頂(ding)部(bu)(bu)槽上(shang)上(shang)表(biao)面(mian)施(shi)(shi)加(jia)(jia)3個轉動自由(you)度(du)約(yue)束(shu)和(he)X，Z方(fang)向的(de)平移自由(you)度(du)約(yue)束(shu)。

　　2 中箱體(ti)線性特征(zheng)值屈曲(qu)分析

　　線性(xing)(xing)(xing)特(te)征(zheng)值屈曲分(fen)析一般用于(yu)預測理想彈(dan)性(xing)(xing)(xing)結構(gou)的理論屈曲強度，計算(suan)時中不考慮非線性(xing)(xing)(xing)因素和(he)初(chu)始缺(que)陷的影響，因此其計算(suan)結果通常為結構(gou)失(shi)穩臨界載(zai)荷的上限，只能(neng)作為參考。另外線性(xing)(xing)(xing)特(te)征(zheng)值屈曲分(fen)析只能(neng)求(qiu)得對應的失(shi)穩模態，不能(neng)求(qiu)出具(ju)體的失(shi)穩后(hou)變形。

　　線(xian)性特(te)征(zheng)(zheng)值屈曲分析可歸結為(wei)求解(jie)線(xian)性特(te)征(zheng)(zheng)值問題，將(jiang)求得(de)的特(te)征(zheng)(zheng)值從小到大排(pai)列為(wei)λ1，λ2，…λn分別(bie)稱為(wei)：一階(jie)特(te)征(zheng)(zheng)值，二階(jie)特(te)征(zheng)(zheng)值…n階(jie)特(te)征(zheng)(zheng)值，其對應(ying)(ying)的特(te)征(zheng)(zheng)向量φ1，φ2，…φn分別(bie)稱為(wei)：一階(jie)屈曲模(mo)態，一階(jie)屈曲模(mo)態，…n階(jie)屈曲模(mo)態。特(te)征(zheng)(zheng)值乘(cheng)以所施(shi)加載(zai)荷為(wei)結構對應(ying)(ying)的失穩臨界載(zai)荷。

　　中(zhong)箱(xiang)體(ti)(ti)一(yi)階(jie)屈(qu)曲模態圖顯示(shi)外(wai)側(ce)板先出現屈(qu)曲變形，變形位(wei)(wei)于外(wai)側(ce)板中(zhong)部，說明該部位(wei)(wei)最(zui)為薄(bo)弱;內側(ce)板從第(di)六階(jie)開始出現屈(qu)曲變形，變形位(wei)(wei)于內側(ce)板中(zhong)上(shang)部，端板在(zai)前(qian)6階(jie)屈(qu)曲模態中(zhong)沒有發(fa)生屈(qu)曲變形。線性特(te)征值屈(qu)曲分析計算的(de)一(yi)階(jie)失(shi)(shi)穩(wen)臨界載(zai)(zai)荷(he)P1=5.01×105Pa;六階(jie)失(shi)(shi)穩(wen)臨界載(zai)(zai)荷(he)P2=5.96×105Pa。其中(zhong)一(yi)階(jie)失(shi)(shi)穩(wen)模態對應的(de)失(shi)(shi)穩(wen)臨界載(zai)(zai)荷(he)為中(zhong)箱(xiang)體(ti)(ti)結(jie)構的(de)理(li)論臨界屈(qu)曲載(zai)(zai)荷(he)。

　　3 中箱(xiang)體非線性(xing)特征值屈曲分析

　　非(fei)線(xian)性特征(zheng)值屈(qu)曲分析(xi)通(tong)過采(cai)用逐漸增加載荷(he)的非(fei)線(xian)性靜力分析(xi)技術求(qiu)出使結(jie)構(gou)開(kai)始(shi)變得不穩定時的臨界屈(qu)曲載荷(he)。非(fei)線(xian)性特征(zheng)值屈(qu)曲分析(xi)可(ke)以(yi)(yi)綜(zong)合(he)考(kao)慮結(jie)構(gou)的強(qiang)度和(he)(he)穩定性問題，通(tong)過載荷(he)—位移曲線(xian)可(ke)以(yi)(yi)把結(jie)構(gou)的強(qiang)度和(he)(he)穩定性以(yi)(yi)至于剛(gang)度的整個變化歷程(cheng)清(qing)楚的表示出來(lai)。分析(xi)過程(cheng)中考(kao)慮材料和(he)(he)幾何非(fei)線(xian)性因素(su)以(yi)(yi)及結(jie)構(gou)的初始(shi)缺陷對結(jie)構(gou)承載性能的影響，得出其真實的承載載荷(he)。

　　分(fen)析(xi)(xi)時施加在中箱體(ti)結構上的載荷(he)為k×[1.2×恒+1.4×活1+0.98×(活2+活3)]，k值(zhi)只需大于線(xian)(xian)性(xing)特(te)征值(zhi)屈(qu)曲(qu)分(fen)析(xi)(xi)時的一階特(te)征值(zhi)2.4282即可，本次計算k取(qu)2.6，結構初始缺陷取(qu)中箱體(ti)線(xian)(xian)性(xing)屈(qu)曲(qu)分(fen)析(xi)(xi)一階屈(qu)曲(qu)模態的1/300，其(qi)他載荷(he)與約(yue)束條件和線(xian)(xian)性(xing)分(fen)析(xi)(xi)時相(xiang)同。

　　計算(suan)結果表明(ming)：中箱體結構在負壓、積(ji)灰(hui)載(zai)荷、結構自重、風載(zai)以及其他載(zai)荷逐漸增加過(guo)程側板中部(bu)先(xian)發(fa)(fa)生屈(qu)曲(qu)(qu)變(bian)形，變(bian)形位(wei)置(zhi)與(yu)線(xian)性特征值(zhi)(zhi)(zhi)屈(qu)曲(qu)(qu)分析時(shi)相同。先(xian)發(fa)(fa)生屈(qu)曲(qu)(qu)變(bian)形節(jie)(jie)點(dian)(編號(hao)為5086)的(de)載(zai)荷——位(wei)移曲(qu)(qu)線(xian)出現(xian)明(ming)顯的(de)轉折點(dian)，表現(xian)為極值(zhi)(zhi)(zhi)臨界載(zai)荷點(dian)，其值(zhi)(zhi)(zhi)為4.2×105Pa;內側板位(wei)移節(jie)(jie)點(dian)(編號(hao)為76827)的(de)載(zai)荷——位(wei)移曲(qu)(qu)線(xian)沒有出現(xian)明(ming)顯的(de)轉折點(dian)，表明(ming)內側板在該載(zai)荷作(zuo)用下(xia)不發(fa)(fa)生屈(qu)曲(qu)(qu)變(bian)形。