CN112699446A - 一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法，对布置有门洞的筒段的三维模型进行网格划分等操作，建立有限元模型，为后期考虑钢筒和门框结合位置的应力集中的影响，划分网格时，在筒壁上距门洞曲线0.4倍筒壁厚度和1倍筒壁厚度的轨迹上布置两圈节点。门洞底端的法兰设置固定边界约束条件，门洞顶端的法兰设置MPC约束与门洞底端法兰中心点相连用以施加载荷，施加极限工况载荷进行求解计算，提取距门洞曲线为0.4倍筒壁厚度距离和1倍筒壁厚度距离的两圈节点的应力，然后通过两个位置的应力插值得到钢筒和门框相交的位置的应力，用该插值得到的应力判断门框焊缝的极限强度。本发明简单可靠，可得到更真实的应力结果。

Description

一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法
技术领域
本发明涉及一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法，本发明属于有限元计算技术领域。
背景技术
全钢塔架在现代工业中应用十分广泛，由于塔架几何结构规则，应用工程计算方法进行校核便可以得到可靠的结果，但是塔筒上开门洞就破坏了塔筒的规则的结构，对于门段塔筒的校核工程计算已然不再适用。
对于门段塔筒的极限强度校核多采用有限元法，但是门框和塔筒相交的位置，如果模型中没有建立焊缝，则计算中会有应力集中，导致结果失真；如果建立焊缝模型，又很难保证分析模型跟实际焊缝尺寸和形貌一致，且焊缝材料属性又很难确定，导致建模误差较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法。该方法能有效去除应力集中引起的失真结果，也适用于任意非规则焊缝连接结构，计算更精确。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法，步骤如下：
步骤1：利用有限元前处理软件，对布置有塔门的塔段三维模型进行网格划分等操作，建立有限元模型，其中有限元模型中没有建立焊缝模型，钢筒和门框直接共节点连接，为后期考虑钢筒和门框结合位置的应力集中的影响，划分网格时，在筒壁上距门洞曲线0.4倍筒壁厚度和1倍筒壁厚度的轨迹上布置两圈节点，并且单元尺寸不宜过大以保证单元基本沿门洞曲线法向排布。门洞底端的法兰设置固定边界约束条件，门洞顶端的法兰设置MPC约束与门洞底端法兰中心点相连用以施加载荷。
步骤2：施加极限工况载荷进行求解计算，提取距门洞曲线为0.4倍筒壁厚度距离和1倍筒壁厚度距离的两圈节点的应力。
步骤3：对两个位置的应力进行插值得到钢筒和门框相交的位置的应力，用插值得到的应力判断门框焊缝位置的极限强度，同时判断其他位置应力是否超出许用值。
本发明可以取得如下有益效果：
1、本发明所述方法有效的去除了有限元计算中应力集中引起的失真的计算结果，可得到更真实的应力结果。
2、本发明理论原理清晰，过程简单，便于实施，结果可靠。
以上所述，仅为本发明的内容，但是本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明叙述的技术范围内，可以轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
附图说明
图1是本发明中门框位置网格划分图。
图2是本发明中门段钢筒边界加载图。
图3是本方法实施流程图。
具体实施方式
下面结合结构附图对本发明所述的钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法进行说明。
本实施例中利用Hypermesh进行有限元前处理操作，利用Abaqus进行单位载荷求解。
第一步将有塔门的塔段在Hypermesh软件中进行处理，建立有限元建模，其中有限元模型中没有建立焊缝模型，钢筒和门框直接共节点连接，为后期考虑钢筒和门框结合位置的应力集中的影响，划分网格时，在筒壁上距门洞曲线0.4倍筒壁厚度和1倍筒壁厚度的轨迹上布置两圈节点，并且单元尺寸不宜过大以保证单元基本沿门洞曲线法向排布。门洞底端的法兰设置固定边界约束条件，门洞顶端的法兰设置MPC约束与门洞底端法兰中心点相连用以施加载荷。
第二步施加极限工况载荷，将求解文件提交Abaqus进行计算，提取距门洞曲线为0.4倍筒壁厚度距离和1倍筒壁厚度距离的两圈节点的应力。
第三步对两个位置的应力进行插值得到钢筒和门框相交的位置的应力，用插值得到的应力判断门框焊缝位置的极限强度，同时判断其他位置应力是否超出许用值。

Claims (4)

1.一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：利用有限元前处理工具，对布置有门洞的筒段三维模型进行网格划分等操作，建立有限元模型，其中有限元模型中没有建立焊缝模型，钢筒和门框直接共节点连接，为后期考虑钢筒和门框结合位置的应力集中的影响，划分网格时，在筒壁上距门洞曲线0.4倍筒壁厚度和1倍筒壁厚度的轨迹上布置两圈节点，并且单元尺寸不宜过大以保证单元基本沿门洞曲线法向排布；门洞底端的法兰设置固定边界约束条件，门洞顶端的法兰设置MPC约束与门洞底端法兰中心点相连用以施加载荷；
步骤2：施加极限工况载荷进行求解计算，提取距门洞曲线为0.4倍筒壁厚度距离和1倍筒壁厚度距离的两圈节点的应力；
步骤3：对两个位置的应力进行插值得到钢筒和门框相交的位置的应力，用插值得到的应力判断门框焊缝位置的极限强度，同时判断其他位置应力是否超出许用值。
2.根据权利要求1所述的一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法，其特征在于有限元模型中没有建立焊缝模型，塔筒和门框直接共节点连接，在筒壁上距门洞曲线0.4倍筒壁厚度和1倍筒壁厚度的轨迹上布置两圈节点，并且单元尺寸不宜过大以保证单元基本沿门洞曲线法向排布。
3.根据权利要求1所述的一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法，其特征在于：门洞焊缝处的应力由门洞曲线为0.4倍筒壁厚度距离和1倍筒壁厚度距离的两圈节点的应力按照线性插值得到，避免应力集中引起的结果失真。
4.根据权利要求1所述的一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法，其特征在于：校核包含门洞的非规则曲线焊缝，同时校核门段塔筒的环形焊缝和纵向焊缝的极限强度。
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