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石化行业的大型圆筒形储罐罐顶经常采用单层网壳作为支撑结构。据已建工程的资料,此类钢网壳的最大直径达到60m(本论文研究项目直径为51.06 m),由于其跨度较大,对罐顶结构的安全性要求较高。大型空间网壳结构的安全性主要包括三个方面:强度、刚度(变形或挠度)和整体稳定性(不允许发生屈曲)。本论文以江苏某石化设备制造有限公司设计的85万吨/年甲醇项目甲醇罐为研究对象,通过使用大型有限元分析软件Abaqus对其进行安全性分析,获取网壳结构中最危险部位以及发生整体失稳的临界荷载。 主要从以下四个方面开展研究: (1)对影响网壳结构安全性的各个因素分析。网壳结构安全性的影响因素较多,主要包括各种荷载作用、当地风压、抗震烈度、当地雪压等。通过现场考察和查阅当地结构设计资料,确定影响安全性的各个因素,并进行定性和定量分析。 (2)破坏机理和危险部位确定方法研究。根据空间网壳结构理论和危险部位的受力特性,来研究网壳结构的破坏机理,进而确定结构中的危险部位。 (3)建立失稳模型。网壳稳定性分析是网壳结构设计的关键。根据结构稳定理论中相关理论,结合网壳结构的荷载-位移曲线,建立失稳模型。 (4)Abaqus中的应用。在大型非线性有限元分析软件Abaqus中建立有限元模型,采用非线性有限元方法对大跨度空间网壳结构的多种工况进行强度分析和稳定性分析,获得结构的稳定极限承载力,以及各种工况下结构的安全性和最危险位置。 本论文研究成果对于指导网壳结构设计、减少设计周期,提高设计水平具有重要的现实意义。