论文大型钢结构支架冷却塔振动特性分析和实验是适合冷却塔论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关江西冷却塔事故处理开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
［摘 要］钢结构冷却塔支架是一种应用十分广泛的通风设备主体支架.随着我国工农业生产不断发展,对冷却塔的要求也越来越高,其中一个很重要的方面就是要求冷却塔有比较小的振动和噪声以及避免发生事故.浙江联丰集团公司是以生产冷却塔为主导产品的国家大型企业,专业从事冷却塔的设计、生产、制造、安装一条龙服务.为了提高冷却塔产品的质量和可靠性,保证设备的安全运行,作者受联丰集团公司的委托,对其产品中部分典型冷却塔的振动特性和安全特性进行研究.
［关键词］钢结构；冷却塔；有限元；动力分析；振动；模态；测试
［作者简介］邱伟华,柳州职业技术学院工程师、讲师,硕士,研究方向：机械设计及制造,广西柳州,545005
［中图分类号］ TU393［文献标识码］ A［文章编号］ 1007-7723（2011）07-0025-0004
一、概述
钢结构冷却塔支架是一种应用十分广泛的通风设备主体支架.随着我国工农业生产不断发展,对冷却塔的要求也越来越高,其中一个很重要的方面就是要求冷却塔有比较小的振动和噪声以及避免发生事故.浙江联丰集团公司是以生产冷却塔为主导产品的国家大型企业,专业从事冷却塔的设计、生产、制造、安装一条龙服务.厂家由于受试验手段、人员等多种因素限制,未对其生产的冷却塔振动特性以及强度作出校核,某些产品可能存在安全隐患.为了提高冷却塔产品的质量和可靠性,保证设备的安全运行,受联丰集团公司的委托,笔者对其产品中部分典型冷却塔的振动特性和安全特性进行了研究.
本文主要做了以下的几个方面工作：
第一,对应用比较广泛的大型4000吨FBL（Ⅱ）－4000型冷却塔运用有限元法进行模态分析,检验了其共振安全和应力强度特性,求取了其部分模态参数.为冷却塔的改进设计提供了理论根据.
第二,对冷却塔进行风压下的强度校核和应力模拟计算以检验设计是否合理.
第三,为了证明使用有限元软件对大型钢结构冷却塔的分析是合理准确的,对分析结果进行实验验证.
二、主要工作
(一)工作对象
1. 4000吨FBL(Ⅱ)-4000型冷却塔,所有尺寸数据及材料,由厂方给出.
2. 有限元分析软件,使用ANSYS.
振动测试软件,使用CRAS V5.0随机信号与振动分析系统：
（1）AD44R型振动专用ISA总线方式数据采集卡；
（2）QL-021型数据采集箱；
（3）模态分析软件包MACRAS.
(二)冷却塔塔体建模
数学地重现一个实际的工程对象,这模型包含所有的节点,单元,材料特性,实常量,边界条件以及用于描述这物理系统的其他特征.为了要平衡好计算成本（CPU运算时间等）和分析结果的准确性,最后决定采用梁单元建模.钢结构支架由于多,很适合梁单元建模.这样经过适当简化连接结构复杂,不适合使用实体建模.而且杆件的模型和原型有细微的局部差别,所以在软件仿真之后,做实验来验证建模的合理性.
(三)根据建立的数模做静力分析以及振动模态分析
1. 对数模进行网格划分.输入载荷.塔体除了要承受风机、风筒、水管、电机、水、填料等冷却设备和介质的重量外,还必须具备抵抗狂风、地震以及外部事件的能力.具体的载荷如下：
（1）冷却设备和介质的重力
风筒重量4000kg×g＝39200N,假设为平均分布于除中心立柱外所有立柱上,每根在计算时取1640N.
收水器10kg／㎡×18×18×9.8＝31752N
假设平均分布在所有立柱上每根1280N
水管加上水管中的水的重量总重量8000kg,以8500kg计算,得83300N,假设平均分布在立柱上,在计算时每根上取施加力为3400N.
填料重（作用在填料支架上）：500m3×25kg/m3＝12500kg.
填料以含水10s计算,每秒送水1.25m3,填料上水的重量为12500gN.
假设和填料重量一同平均作用在填料支架立柱连接点上,每根立柱承载10000N.
（2）风机工作时的风力（垂直作用在中心立柱）以14000N计算.
（3）塔体上的风载荷
最大环境风速v＝28m/s,根据伯努利方程可以求得风基本压为：
Wp＝v2/1.6＝490pa
垂直作用在塔体表面上的平均风载荷标准值为：
P等于μsμzwpA
式中：
μs——风载荷体型系数,一般由试验确定；
μz——风压高度变化系数,这里取1；
A——垂直于塔体表面上平均风载荷受风面积.
塔体迎风面受正压,背面受负压.因μs一般总是小于1,负压也比较低,综合起来可近似地取μs＝1.因此总的风载荷在塔体正面（面积最大的一面）为：
P1等于490×9.2×18等于81144N,可以假设平均分布在正面的杆连接点上.
侧面的风载荷作用面积：
P2等于490×9.2×18等于81144N,同样可以假设平均分布在杆连接点.
2. 获得静力分析结果：
塔体采用塑性材料制造,常使用第四强度理论进行强度校核,所以在图中显示的应力为Von Mises应力,单位为Pa.由图可见,当风压作用在塔体正面的时候,塔体的应力最大.最大计算值为65 MPa.
当风压作用在侧面的时候,塔体变形最大,最大变形量为10.2mm,在塔体顶部.
(四)塔体结构强度和刚度校核
根据前面的应力和变形分析,可以算出结构的杆件安全系数,根据材料的特性σs等于230Mpa,安全系数为：
n等于230÷65等于3.54
满足强度要求.
相对变形量：
△L等于10.2÷9200等于0.0011956
根据<<钢结构设计规范>>(GB50017-2003),也完全满足要求.
原始参数由单位提供.
(五)检验
由于所得的数据为软件分析数据,要检验和实际情况的差距.
实际的应力情况难以测试,可以测试实际钢结构的固有频率,来对比软件分析的结果,看看实际的差距.
1.振动模态分析
根据软件分析,前三阶自振频率和振型.前三阶自振频率分别为：
f1＝7.9056 Hz,f2等于7.9665 Hz,f3＝9.7063 Hz
2.实验检验
通过振动测试,测出冷却塔钢结构的固有频率,用以提供给有限元计算结果进行对比,验证有限元计算的准确性.
3.实验方案的确定
根据测试对象和现有的条件,采用信号分析中的现代谱分析法,即通过对冷却塔的瞬态激励,测得结构的振动信号,经过功率谱或者幅值谱分析,由谱图中的尖峰分量来确定结构的固有频率,这种方法的特点就是快速、准确.信号采集于处理仪器使用的是南京汽轮高新技术开发公司的CRASV5.0随机信号与振动分析系统,激励方式采用脉冲锤激振法.
4.试验内容与具体步骤
冷却塔最重要的振动体现在顶部,所以试验的采样点选在顶部.在空间的XYZ三个方向上都进行测试,采样点选在上支架横梁中点.
根据初步测试和对低阶频率的估计,在试验中先把分析频率范围设定为100HZ.脉冲锤头选用橡胶锤头.选取低阶的前三阶固有频率,得到数据如下表
取平均值为实验结果,一阶频率7.866,二阶频率7.945,三阶频率9.656.
对比软件分析数值,f1＝7.9056Hz,f2等于7.9665 Hz,f3＝9.7063 Hz
结果非常接近,但是所有频率,实验数值均略低于软件分析数值.猜测原因是对塔身的部分结构进行简化,导致整体刚性比实际略高.但是总体而言,软件分析的结果是可靠的.
三、结论
用ANSYS进行钢结构冷却塔的应力及振型分析,相对于实验结果是吻合的.
因此,ANSYS的有限元分析,可以用于钢结构冷却塔的有效性分析,也可以指引结构改进的方向,并对改进的结果进行有效分析.
有限元分析方法,在工业生产中具有重要的指引作用,对于设计人员而言,在设计初期就广泛采用有限元分析的方法,可以大大降低设计中的不妥当之处,提高产品的质量.
［参考文献］
［1］李景勇.有限元法［M］.北京:北京邮电大学出版社,1999.
［2］王松涛,等.现代抗震设计方法［M］.北京:中国建筑工业出版社,1997,6.
［3］左鹤声.振动试验模态分析［M］.北京:中国铁道出版社,1995.
［4］陈安宁,等.振动模态分析技术［M］.北京:国防工业出版社,1993.
［5］管迪华.模态分析技术［M］.北京:清华大学出版社,1996.
［6］商景泰.通风机手册［M］.北京:机械工业出版社,1994.
［7］屈维德 机械振动手册［］.北京:机械工业出版社,2000.
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参考文献：
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