除尘器结构受力分析与三维参设计

1 结构基本概念
1.2 结构的稳定性： 结构的稳定性：
结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状 态的能力。------从力学上分析不倒翁不倒的受力原理
结构的稳定性与什么因素有关？ 结构的稳定性与什么因素有关？
重心位置、支撑面积的大小（约束情况） 和结构的形状
结构的强度
结构的形状、结构的材料与连接
4
4.2 其他简化补充说明
4.2.1以直杆代替折杆 以直杆代替折杆
结构设计简化
刚性杆或采用 刚性楼板假定
屋架的模型简化
柱顶铰接 屋盖计算 模型简化
4
4.2.2柱脚连接刚度的简化 4.2.2柱脚连接刚度的简化
结构设计简化
箱形刚接柱脚连接
H形刚接柱脚连接
一般上面两种柱脚连接，都按刚接处理。但是，实际情况却有出入。 一般上面两种柱脚连接，都按刚接处理。但是，实际情况却有出入。 因为高强螺栓不能完全约束柱脚的位移，计算时按刚接处理， 因为高强螺栓不能完全约束柱脚的位移，计算时按刚接处理，柱底约 束偏刚，结构位移计算偏小，柱底内力偏大、柱顶内力偏小。 束偏刚，结构位移计算偏小，柱底内力偏大、柱顶内力偏小。
1 结构基本概念
1.6 轴心受压柱计算长度系数
图中虚线表 示柱的屈曲 形式
已知a/b=4,且 µa=1.4，求µb
µ的理论值
0.5
0.7
1
1
2
6.4
无转动，无侧移 端部条件符号 自由移动，自由侧移
无转动，自由侧移 自由移动，自由侧移
1 结构基本概念
1.7、常见构件计算 常见构件计算 －－－<钢结构设计规范 钢结构设计规范> －－－ 钢结构设计规范 1.7.1、受弯构件－－用来算梁构件
结构设计中的力学分析主要是两大问题：一是对实际结构选 择一个恰当的计算模型，二是对所选的计算模型进行受力分析。 实际结构是很复杂的，完全按照结构的实际情况进行力学分 析是不可能的，也是不必要的。因此，对实际结构进行力学计算以 前，必须加以简化略去不重要的细节，显示其基本特点，用一个简 化的模型来代替实际结构。下面简要地说明平面杆件结构计算简化 的要点：
1 结构基本概念
1.5、简单截面的力学特性 、
简图
面积
惯性矩
截面抵抗矩
惯性半径
A=bh
Ix=bh3/12 Iy=hb3/12
Wx=bh2/6 Wy=hb2/6
ix = iy =
h 2 b 2 3 3
A=πd2/ 4
Ix=Iy=πd4/64 Ip=πd4/32
Wx =Wy=πd3/32
ix = iy= d/4
4 结构设计简化
4.2.3梁腹板高强螺栓连接刚度的简化 梁腹板高强螺栓连接刚度的简化
梁柱刚接
梁柱铰接
梁柱刚接的连接方式：翼缘焊接、腹板用高强螺栓连接。 梁柱刚接的连接方式：翼缘焊接、腹板用高强螺栓连接。在计算时按刚接 处理是合理的。 处理是合理的。 柱梁铰接的连接方式：腹板用高强螺栓连接。这种连接实际上腹板还是有 柱梁铰接的连接方式：腹板用高强螺栓连接。 抗弯承载能力的，按铰接处理梁的跨中弯矩将偏大，梁支座处截面（腹板） 抗弯承载能力的，按铰接处理梁的跨中弯矩将偏大，梁支座处截面（腹板） 没有进行抗弯强度验算，存在隐患。 没有进行抗弯强度验算，存在隐患。
Baidu Nhomakorabea 结构基本概念
1.4 结构设计与分析的任务：
是研究结构组成规律，合理形式以及结构在外因作用 下的强度、刚度和稳定性的计算原理与计算方法。研究 组成规律的目的在于保证结构各部分不致发生相对运动， 使其能承担荷载并维持平衡。进行强度和稳定性计算的 目的，在于保证结构的安全并使之符合经济的要求。计 算刚度的目的在于保证结构不致于发生过大的在实用上 不能容许的位移。上述强度、刚度和稳定性的计算，不 仅在设计新结构时需要进行，而且在已有的结构需要承 受超过以往预计的荷载时也应加以核算，以判明是否需 要加固。研究结构的合理形式是为了有效地利用材料， 使其性能得到充分的发挥。
4
4.1.2 杆件间连接的简化
结构设计简化
杆件间的连接区简化为结点。结点通常简化为以下两种理 想情形： 4.1.2.1 铰结点 被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可 相对转动，即可以传递力，但不能传递力矩。 4.1.2.2 刚结点 被连接的杆件在连接处既不能相对移动，又 不能相对转动，既可以传递力，也可以传递力矩。 4.1.3 结构与基础或支承物的连接区简化为支座 按其 受力特征，一般简化为四种情况： 4.1.3.1 可动铰支座 被支承的部分可以转动和水平移动，不 能竖向移动。 4.1.3.2 固定铰支座 被支承的部分可相对转动，不能移动。 4.1.3.2 定向支座 被支承的部分不能转动，但可沿一个方向 平行滑动。 4.1.3.2 固定支座 被支承的部分完全被固定。
SE三维参数化设计优势 三维参数化设计优势
三维参数化设计优势
数据处理方面：SE与MicrosoftOffice兼容，这使得设计师们在使 数据处理方面 用CAD系统时，能够进行Windows下字处理、电子报表、数据库操作 等，解决了产品所需的标准化等大量数据统计问题。如：重量、排序、 所属代号、图幅、材料变换名称等，这些数据占用现有了二维CAD的 工作量大部分时间、精力。产品不仅直观、形象，而且设计者对设计 工作更有情趣、更有创造力，可以全身心的进行产品的设计。 效率方面：利用参数化设计，进行模块化设计，减少工作量，减 效率方面 少出错率、保证尺寸的准确性、许多尺寸可以通过软件相互间关系自 动运算，节省了画图时间。 研发期间突破问题方面：1）解决了明细表自动排序问题；2）解 研发期间突破问题方面 决了方便型材更换及材质变换问题；3）解决了自动读取图幅问题；4） 解决了明细表提取与快速判别方法；5）解决了规格提取问题；6）解 决了二维示图表达问题；7）解决了模板设计问题；8）解决了EXCEL 及VB结合参数化问题。9）解决了模块通用化问题。10）解决了二次 开发程序管理问题； 11）解决了斜撑间隙判别问题;12)批量打印问题。 13)利用用户自定义数量，通过虚拟零件增补重量方法。
抗弯强度：
My Mx + ≤ [σ ] rxWnx ryWny
整体稳定性
My Mx + ≤ [σ ] ϕ xWx ryWy
1.7.2、轴心受压构件－－用来计算柱构件
强度
σ=
N ≤ [σ ] An
N ≤ [σ ] 稳定 σ = ϕA
1.7.3、直角焊缝强度计算 1.5 tmax ≤ h f ≤ 1.2tmin
材料力学（研究单个杆件的强度、刚度和稳定性的计算）、结构 力学（杆件所组成的结构）、弹性力学（研究各种薄壁结构和实 体结构，同时也对杆件作进一步的精确分析）。
2.2 应用软件 设计软件pkpm，3d3s；分析软件midas， 应用软件：
sap2000，ansys；制图软件CAD(平面及三维)， solid edeg， caxa；办公软件work，excel，prolprint； 编程vb6等(举例)
三维参数化设计理念
三维参数化设计理念
“三维建模——参数化设计——工程出图”的思路， 目是的提高效率，规范设计， 减少出错率，减少出图量。
立柱 横纵梁 斜管撑 层一高 层二高 室宽 一电场 二电场 三电场
H300 H200 φ219x6 3800 3600 10000 4420 5080 5080
3 除尘器的主体结构介绍
4
4.1.4 材料性质的简化
结构设计简化
在土木、水利工程中结构所用的建筑材料通常为钢、混凝 土、砖石、木料等。在结构计算中，为了简化，对组成各构件 的材料一般都假设为连续的均匀的、各向同性的，完全弹性或 弹塑性的。
4.1.5
荷载的简化
结构承受的荷载可分为体积力（如自重、惯性力等）和表 面力（其他物体通过接触面作用其上）均可简化为作用在杆件 轴线上的力。荷载按其分布情况又可间化为集中荷载和分布荷 载。
4.11杆件的简化 杆件的简化
所谓的杆件指的是其截面尺寸（宽度、厚度）通常比杆件长度 小得多（不超过杆长度的1/5），截面上应力可根据截面的内力 （弯矩、轴力、剪力）来确定。并且忽略轴向变形的影响，即假设 其抗拉（压）刚度无穷大。因此，在计算简图中，杆件用其轴线表 示，杆件之间的连接区用结点表示，杆长用结点间的距离表示，而 荷载的作用点也转移到轴线上。
1.1 CAD技术的发展简述 技术的发展简述
CAD技术20世纪50年代开始，60年代应用，70年代广泛使用， 80年代走向成熟、参数化应用，90年代标准化、集成化、智能化、网 络化。
1.2
公司产品特点及设计现状。 公司产品特点及设计现状
公司产品特点：结构复杂、零部多，数据量，标准化严格。 手绘－AUTOCAD－PCCAD－SE，设计现状问题：设计出错率高， 干涉、尺寸的差错无法避免，工作量大，数据处理繁琐也很烦琐。 2004年进行了PCCAD参数化设计开发，由于要编程，修改很不方便， 没有得到推广。2006年开始调研，期间有CAXA、SW、SE、UG等。 2009年最终选择SE及二次开发， SE与MicrosoftOffice兼容，参数化 是通过画三维图来实现，简单易学。现在的三维参数化技术已超乎大 多数人的想象，现在研发成果已具备推广要求，但推广需要一个过程。
除尘器结构设计与分析
李宝熺
2011年 2011年7月
除尘器结构设计与分析
1 2 3 4 5 结构基本概念 结构设计与分析需要掌握内容 除尘器的主体结构介绍 结构设计简化 结构设计分析
1 结构基本概念
1.1 定义： 定义
在土木工程中，由建筑材料按照一定的方式组成并能承受荷 载作用的构筑物称为工程结构（简称结构） 从力学角度来说，结构是指可以承受一定力的架构形态，它 可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
σf =
正面
N ≤ β f f fw helw
τf =
侧面
N ≤ f fw helw
t=8的板上与t=12板进行直角焊接，请问按构造要求焊高hf的范围是多少？
2 结构设计与分析需要掌握内容
2.1 掌握基本知识内容： 掌握基本知识内容 理论力学（简单的基本力学计算），
1 结构基本概念
1.3 结构按其几何特征何分为三种类型： 1.3.1 杆件结构 杆件结构：它是由若干根长度远大于其他 两个尺度（5：1）的杆件所组成的结构，常见形 式为平面杆件结构和空间杆件结构。如钢支架，内 部支撑结构,顶部起吊结构等。 1.3.2 薄壁结构 薄壁结构：它是厚度远小于其他两个尺度 结构。平面状时为薄板，有曲面外形时，薄壳。由 若干块薄板或薄壳组成为薄壁结构。如壳体灰斗喇 叭的壁板，烟气调质的储罐、输灰的灰库等。 1.3.3 实体结构 实体结构：它是三个方向的尺度大约为同 量级的结构。如堤坝、挡土墙、基础等。
3 除尘器的主体结构介绍
3.1阳极系统： 阳极系统： 阳极系统
阳极系统由极板、极板悬吊梁、悬吊装置、振打机构等构成。
3.2
阴极系统
阴极系统由阴极小框架、阴极吊梁、阴极悬挂系统及防摆装 置构成。
3.4
进、出口喇叭
电除尘器进（出）口喇叭的结构形式主要分两种： 一种是常规的水平进（出）风喇叭； 另一种为垂直进（出）风喇叭(上进风，下进风)。进口喇叭 均设置2层或3层气流均布多孔板和导流装置。 出口喇叭可根据工况和设计要求配置迷宫形槽形板，可对电 场气流均布以及辅助收尘起一定的作用。
2.3
参考书本内容： 参考书本内容：三力、钢结构、钢结构刊、钢结构手册、
钢规、荷规、冷弯薄规、砼规、高钢规、基础规、仓规、抗震规、 机械手册
2.4
其它相关内容： 其它相关内容：除尘器结构各部件熟悉，有画各部件图，
有一定的现场经验，对工艺制作有基本了解。
Midas有限元分析软件 有限元分析软件
举例分析： 举例分析：
3 除尘器的主体结构介绍
3.5 壳体
除尘器壳体由：立柱、墙板、上下端板、顶梁、顶板、下 部承压件、中部承压件、斜撑、内部走道等部件组成。
3.6
灰斗
电除尘器收集下来的粉尘，通过灰斗和卸输灰装置送走， 这是保证电除尘器稳定运行的重要环节之一。
4
结构设计简化
4.1结构的计算简图及简化要点 结构的计算简图及简化要点
SE三维软件简介 三维软件简介
1）零部件的图片格式。 ）零部件的图片格式。 色彩 透明 渲染 剖切
SE三维软件简介 三维软件简介
2）JT格式的使用 ） 格式的使用
文件小、操作方便、 可旋转、放大、爆炸、尺寸标注、 文件小、操作方便、直接双击可旋转、放大、爆炸、尺寸标注、剖切
SE三维参数化设计背景 三维参数化设计背景