钢筒仓应用于农业、矿业、化工、电力等诸多领域中的散料储存。相对于传统的钢筋混凝土筒仓,它具有建筑自重轻、建设周期短、投资见效快、有利于生产工艺的变更等诸多优点,所以近年来在水泥工厂中也被广泛的采用。而与此对应的现状是:作为一种薄壳特种结构,复杂的受力情况和传统简单的设计方法使筒仓事故不时发生。本文以实际工程为例,建立了一个三维的筒仓模型,利用有限元数值分析软件ANSYS模拟钢筒仓在三种恶劣环境下的受力情况。 一.地震作用在钢筒仓的设计规范中,是将实际的三维结构简化为一维问题,用底部剪力法或振型分解反应谱法进行计算。本文利用国内相关研究得出的结论,将地震时筒仓上部占总贮量20%相对于筒壁有运动的散体,用流体单元FLUID80模拟,通过输入EI-Centro波,对此模型进行时程分析。结果证明了贮料水泥在地震作用下的流动对筒仓结构具有减振作用,并指出了结构在地震时易破坏位置。最后按本模型的参数,分别用规范中两种计算方法进行求解,通过结果的对比,总结了其各自的优缺点。 二.利用ANSYS对筒仓模型进行风载静力计算。由得出的变形、应力分布图可以看出:筒仓为了贮存和下料的功能需要,在仓壁上部和仓顶会预留洞口以保持通风和装料,在这些开洞部位,刚度较为薄弱,应采用必要的构造措施予以加强。 三.用热壳单元SHELL57模拟了日辐射造成的温度变化对钢筒仓结构的影响。通过温度一结构耦合分析可知:在筒仓底部与基础连接处,由于热变形受到支座约束不能自由进行,将在结构中产生温度应力。从简仓耐久性的角度看,这种变形和温度应力所造成的危害不能忽视。 利用有限元原理以壳单元建立筒仓的整体模型为研究对象,采用对壳体定义实常数的方法,模拟筒仓在恶劣环境作用下的结构行为,能有效的节约运算时间,而且计算结果与实际情况也较为吻合,通过和《粮食钢板筒仓设计规范》计算结果的对比,指出规范中的不周之处,并提出了解决方法,可供结构工程设计中参考。