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第11期 宋波等：考虑大变形影响的大型脱硝反应器结构数值分析 ,1379 板中的最大挠度分别为7.9mm和5.9mm,由此可 and Kiln.China Development report on desulphurization and deni- 知，当加劲板受平面外力作用时，考虑大变形影响 tration industries in power plants in 2007//The Report of China 时，板上出现应力重分布现象，导致板的应力值小于 Environmental Protection Industry.Beijing.008 (中国环境保护产业协会锅炉炉窑脱硫除尘委员会·我国火电 小变形时的应力值， 厂脱硫脱硝行业2007年发展综述∥中国环保产业行业报告， 由结果分析可知，实际工程设计中按小变形理 北京，2008) 论考虑得到的结果比较保守，实际结构中可以考虑 [2]Timoshenko S,Gere J.Theory of Elastic Stability.New York: 结构的应力重分布，因此，即使结构的局部达到屈 MeGRAW-Hill,1961 服强度，结构远没有达到承载力的极限.当考虑大 [3]Donnell L H.Ohio A.A new theory for the buckling of thin cylinders under axial compression and bending.Trans ASME. 变形时，加劲板的变形也比考虑小变形时小，且变形 1934,56:195 分布较均匀 [4]Van der Neut A.Buckling caused by thermal stress.High Temp Effects Aircraft Struct.1958.28:215 3结论 [5]Benoy M B.An energy solution for the buckling of rectangular plates under non uniform in plane loading.Aeronaut J.1969. (1)由SCR反应器整体静力计算结果可知，反 73:974 应器在自重、催化剂及积灰重力荷载、内外压、风荷 [6]Liu T G.Tang W Y,Wang D Q.Large deflection of stiffened 载作用下，反应器整体构件基本都满足强度要求，外 plates.Chin J Appl Mech.1996.13(4):146 板与加劲肋相交处有局部应力超过容许应力的 (刘土光，唐文勇，王殿卿.加筋板结构的大变形.应用力学学 情况， 报，1996,13(4)：146) [7]Zhang T,Liu T G.Zhao Y.Large deflection analysis of stiffened (2)反应器设计中需注意外板的变形，反应器 plates.Ship Build China.2001.42(2):40 顶板的最大变形达到19.7mm,加劲肋与外板相交 (张涛，刘土光，赵耀，加筋板大挠度弯曲变形分析，中国造船 处的焊缝强度与内部十字形截面柱的稳定性也是值 2001,42(2):40) 得注意的位置， [8]Zhang T.Liu T G.Zhao Y,et al.Buckling and postbuckling of (3)必须考虑大变形对计算结果的影响，因反 imperfect stiffened plates.J Ship Mech.2003.7(1):79 (张涛，刘土光，赵耀，等.初始缺陷加筋板的屈曲与后屈曲分 应器整体静力验算时部分钢板变形较大，最大达到 析.船舶力学，2003,7(1)：79) 19.7mm,远超过反应器板厚6mm,此时不能用一 [9]Wu G.Hamiltonian Solving System for Bucking Analyses of 阶理论进行设计，应考虑大变形的影响，通过比较 Rectangular Thin Plates Subjected to Nonlinearly Distributed 发现，按几何非线性进行计算，得到的结果是应力分 Loadings [Dissertation].Zhenjiang:Jiangsu University,2008 布较均匀，均未超过容许应力值，这说明当设计有 (吴光，矩形薄板Hamilton求解体系及其非线性载荷下的屈曲 研究[学位论文]，镇江：江苏大学，2008) 大薄壁构件的结构时，计算方法非常重要，大变形的 [10]DL/T 5121-2000 Technical Code for Design of Thermal 影响不能忽略 Power Plant Air Flue Gas Ducts/Rav Coal Pulverized (4)考虑大变形影响后结构应力水平有所缓 Coal Piping.Beijing:China Electric Power Press,2000 和，在保证安全和满足反应器使用功能前提下，反应 (DL/T5121一2000火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程 器的结构合理化设计尚有一定的空间. 北京：中国电力出版社，2000) 11] GB 500017-2003 Code Foe Design of Steel Structure.Beijing: China Architecture &Building Press,2003 参考文献 (GB500017一2003钢结构设计规范.北京：中国建筑工业出 [1]China Committee for Desulphurization Dust Removal of Boiler 版社，2003)板中的最大挠度分别为7∙9mm 和5∙9mm．由此可 知当加劲板受平面外力作用时考虑大变形影响 时板上出现应力重分布现象导致板的应力值小于 小变形时的应力值． 由结果分析可知实际工程设计中按小变形理 论考虑得到的结果比较保守实际结构中可以考虑 结构的应力重分布．因此即使结构的局部达到屈 服强度结构远没有达到承载力的极限．当考虑大 变形时加劲板的变形也比考虑小变形时小且变形 分布较均匀． 3 结论 （1） 由 SCR 反应器整体静力计算结果可知反 应器在自重、催化剂及积灰重力荷载、内外压、风荷 载作用下反应器整体构件基本都满足强度要求外 板与加劲肋相交处有局部应力超过容许应力的 情况． （2） 反应器设计中需注意外板的变形反应器 顶板的最大变形达到19∙7mm．加劲肋与外板相交 处的焊缝强度与内部十字形截面柱的稳定性也是值 得注意的位置． （3） 必须考虑大变形对计算结果的影响．因反 应器整体静力验算时部分钢板变形较大最大达到 19∙7mm远超过反应器板厚6mm此时不能用一 阶理论进行设计应考虑大变形的影响．通过比较 发现按几何非线性进行计算得到的结果是应力分 布较均匀均未超过容许应力值．这说明当设计有 大薄壁构件的结构时计算方法非常重要大变形的 影响不能忽略． （4） 考虑大变形影响后结构应力水平有所缓 和在保证安全和满足反应器使用功能前提下反应 器的结构合理化设计尚有一定的空间． 参 考 文 献 ［1］ China Committee for Desulphurization ＆ Dust Removal of Boiler and Kiln．China Development report on desulphurization and denitration industries in power plants in2007∥ The Report of China Environmental Protection Industry．Beijing2008 （中国环境保护产业协会锅炉炉窑脱硫除尘委员会．我国火电 厂脱硫脱硝行业2007年发展综述∥中国环保产业行业报告 北京2008） ［2］ Timoshenko SGere J．Theory of Elastic Stability．New York： McGRAW-Hill1961 ［3］ Donnell L HOhio A．A new theory for the buckling of thin cylinders under axial compression and bending． T rans ASME 193456：195 ［4］ Van der Neut A．Buckling caused by thermal stress．High Temp Ef fects Aircraft Struct195828：215 ［5］ Benoy M B．An energy solution for the buckling of rectangular plates under non-uniform in-plane loading． Aeronaut J1969 73：974 ［6］ Liu T GTang W YWang D Q．Large deflection of stiffened plates．Chin J Appl Mech199613（4）：146 （刘土光唐文勇王殿卿．加筋板结构的大变形．应用力学学 报199613（4）：146） ［7］ Zhang TLiu T GZhao Y．Large deflection analysis of stiffened plates．Ship Build China200142（2）：40 （张涛刘土光赵耀．加筋板大挠度弯曲变形分析．中国造船 200142（2）：40） ［8］ Zhang TLiu T GZhao Yet al．Buckling and postbuckling of imperfect stiffened plates．J Ship Mech20037（1）：79 （张涛刘土光赵耀等．初始缺陷加筋板的屈曲与后屈曲分 析．船舶力学20037（1）：79） ［9］ Wu G． Hamiltonian Solving System for Bucking A nalyses of Rectangular Thin Plates Subjected to Nonlinearly Distributed Loadings ［Dissertation］．Zhenjiang：Jiangsu University2008 （吴光．矩形薄板 Hamilton 求解体系及其非线性载荷下的屈曲 研究［学位论文］．镇江：江苏大学2008） ［10］ DL／T 5121－2000 Technical Code for Design of Thermal Power Plant Air ＆ Flue Gas Ducts／Raw Coal ＆ Pulverized Coal Piping．Beijing：China Electric Power Press2000 （DL／T 5121－2000火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程． 北京：中国电力出版社2000） ［11］ GB500017－2003 Code Foe Design of Steel Structure．Beijing： China Architecture ＆ Building Press2003 （GB500017－2003钢结构设计规范．北京：中国建筑工业出 版社2003） 第11期 宋 波等： 考虑大变形影响的大型脱硝反应器结构数值分析 ·1379·