高炉炉身段炉壳开孔对其强度与刚度的影响分析

论文摘要

高炉属于压力容器,由于世界经济的蓬勃发展,高炉设计正往容积更大,使用寿命更长的方向发展,同时,这也为高炉结构的设计提出了新的考验,其中高炉的散热就成为了大家关注的一个问题,而作为散热部位的炉身必须开有足够的冷却孔才能有效地降低高炉壳体的表面温度。由于ansys有限元分析中炉身开有全部冷却孔计算将非常耗时,因此大多数关于高炉的研究都没有开有数目庞大的冷却孔,所以本文基于这个问题运用了周期性对称结构对高炉炉身的开孔问题进行了较为深入的分析。以容积4800m3的高炉为例,本文通过对单周单排开孔数为30、40、50、60、75的5个不同开孔模型的弹性与弹塑性有限元分析,提出了其开孔变化对结构受力的影响规律,包括不同开孔情况下结构各部分的应力分布与位移变化情况,并初步研究了弹性阶段下炉身不同开孔率的刚度折减问题,给出了常见开孔率范围内的刚度折减回归公式,为今后有关高炉的研究与设计提供参考。总结本文工作,提出了一些本课题的不足以及尚待解决的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 高炉壳体研究现状
• 1.2.2 高炉炉身开孔刚度折减问题研究现状
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 1.3.1 本文的研究目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 2 高炉炉身段炉壳未开孔时整体结构的受力分析
• 2.1 引言
• 2.2 有限元分析理论
• 2.2.1 有限元的发展与理论基础
• 2.2.2 高炉结构参数
• 2.2.3 材料及单元属性
• 2.2.4 单元网格划分与选取
• 2.3 整体结构有限元受力分析
• 2.3.1 几何模型建立
• 2.3.2 荷载及约束选择
• 2.3.3 计算结果及分析
• 2.4 本章小结
• 3 高炉炉身段炉壳开孔对整体结构受力影响分析
• 3.1 引言
• 3.2 有限元分析模型
• 3.2.1 几何模型建立
• 3.2.2 荷载及约束选择
• 3.3 炉身段炉壳在不同开孔率下的受力分析
• 3.3.1 弹性阶段结构整体受力分析
• 3.3.2 弹塑性阶段结构整体受力分析
• 3.3.3 不同开孔率下高炉结构各部分受力影响探讨
• 3.4 本章小结
• 4 高炉炉身段炉壳开孔刚度折减问题初步探讨
• 4.1 引言
• 4.2 炉身段炉壳开孔刚度折减问题的初步研究
• 4.2.1 有限元分析途径
• 4.2.2 弹性阶段不同开孔率下炉身段炉壳开孔刚度折减回归分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在攻读硕士学位期间发表的论文