266 北京科技大学学报 第35卷 给出其应力应变的分布规律 完全拉格朗日格式，即在整个分析过程中参考位形 当前国内烟道的设计规程仅有DL/T5121 保持不变.另一种格式是所有静力学和运动学的变 2000《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》及 量参考于每一载荷步增量或时间步长开始的位形， 《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程配套设计 即在分析过程中参考位形是不断被更新的，这种格 计算方法》，该规程提出的烟道设计是基于烟道截 式就称为更新的拉格朗日格式.下面将分别具体讨 面的简化方法，并在此基础上综合了一定的工程经 论大变形情况下应变和应力度量，几何非线性有限 验，在实践中得到了应用，但是随着烟道结构大型 元方程的建立以及系数矩阵的形成 化与复杂化的发展，人孔设置及加劲板稳定等问题 1.1大变形条件下应变度量 也急需合理地反映在设计方法中3-4到. Grcen应变张量分量： 国内外的学者就烟道和加劲板的力学性能进 1/oui oui ouk ouk 行了诸多研究.由于加劲结构自身的复杂性及其可 E-2aXOX,OX,OX ）(i.j.k曰1.2,3).(1) 变因素过多的特点，对于它的认识至今还没能完善 式中：，、为位移分量：X,为相应于初始位形的 李胜良等5-6)计算分析了烟道壁板、烟道横向加劲 坐标分量，即Lagrange坐标分量 肋和有无内支撑对钢烟道力学性能的影响，深入讨 Almansi应变张量分量： 论设置纵向加劲肋的作用，对不同跨度烟道的稳定 1(oui ouj OukOuk (i.j.k=1.2.3).(2) 性作了较多的对比，结果均证实了设置纵向加劲肋 和内撑杆的重要性.赵经濂等)对烟道壁厚和加劲 式中：x;为相应于初始位形的坐标分量，即Eler 肋的优化设计进行了探讨，分析表明适当增厚烟道 坐标分量 微小位移下相应于两种度量的线应变分量分 壁板以及设置内撑杆能改善烟道的力学性能并带来 显著的经济效益.Ghavami等8对承受纵向轴压的 别为 _10u0 27个加劲板试件的屈曲、后屈曲和破坏行为进行了 -2O30i (3) 实验研究，并使用ANSYS进行了相应的有限元模 事实上，E,和；不仅包含上述应变的线性 拟，考虑了加劲肋间距、加劲肋截面形式以及横向 项，而且还与转动量2)和有关，2，以La 加劲肋的影响，结果表明有限元分析和实验结果多 grange坐标为变量，以Euler坐标为变量： 数是较为吻合的.Khedmati等9l研究了加劲肋和 1/0u0u） 1(oui ou 面板焊接不连续的加劲板承受面内纵向压力时的极 w2a证，0) (4) 限强度和延性性能，研究表明不连续焊缝使得加劲 对于板和壳这样一些柔性物体，转动量要比应 板极限强度降低，加劲板纵向延性性能随着加劲肋 变大得多，结合Green应变和Almansi应变的表达 长细比的增加而降低 式，可以近似地写成 本文以浙江华能玉环电厂脱硝工程为研究背 E=+20:,6=+2kw 1 景，基于大变形有限元分析理论，应用ANSYS对 (5) 烟道结构进行小变形和大变形分析，考虑烟道长度 1.2大变形条件下应力度量 的变化，意在说明按小变形假定计算所得结果存在 Cauchy应力张量是定义在当前构型的真实应 的误差以及烟道长度对于其应力和变形的影响. 力，即在当前构型，上取任意一材料点，过该点 1 大变形计算理论 的任一面积微元为△s,且作用在△s一侧上的静内 力为△N,则Cauchy应力按下式定义： 大变形是几何非线性问题的一类，几何非线性 △W,dN 是因几何变形引起结构刚度改变的一类问题，也 g”=4i△9=ds (6) 即结构的平衡方程必须在未知的变形后的位置上建 这里表示△s面的单位外法问 立.几何非线性通常分为大应变、大位移（也称大转 将重新定义的应变和应力表达式代入虚功方 动、大挠度)和应力刚化.板壳大变形表现为大转动 程就可以求解大变形条件下的板壳弯曲和屈曲 引起的大挠度.大变形条件下，几何方程和虚功方程 问题 需要用重新定义的应变以及相应的应力来表达， 在涉及大变形问题的有限元方法中，可以采用 2 烟道结构力学性能的有限元分析 两种不同的表达格式来建立有限元方程.一种格式 2.1烟道结构有限元模型的确立 是所有静力学和运动学变量总是参考于初始位形的 (1)计算单元的选择，在ANSYS中建模时采用