FRP煙道力學(xué)性能預(yù)測(cè)及設(shè)計(jì).pdf

1、“煙塔合一”作為先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)，它可節(jié)約基建投資和運(yùn)行成本，有效提升脫硫后煙氣的擴(kuò)散高度，降低污染。FRP煙道設(shè)計(jì)作為“煙塔合一”技術(shù)的重要內(nèi)容，應(yīng)用時(shí)間較短，缺乏工程案例和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，目前存在主要技術(shù)問題是：煙道材料是各向異性的，缺少有效預(yù)測(cè)煙道力學(xué)性能的方法。本文主要從強(qiáng)度、剛度、熱膨脹系數(shù)3個(gè)方面對(duì)FRP煙道力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，為煙道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考，并開發(fā)了可視化FRP煙道設(shè)計(jì)程序。
　　文中首先建立了層合板漸進(jìn)失效分析的強(qiáng)度

2、預(yù)測(cè)模型。將改進(jìn)的Hashin失效準(zhǔn)則和材料退化模型集成到有限元分析中，通過重啟動(dòng)技術(shù)完成每一步荷載加載，模型可有效地模擬層合板從初始失效到最終破壞的漸進(jìn)失效過程。利用該模型預(yù)測(cè)了不同鋪層層合板結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，誤差都在7％以內(nèi)，驗(yàn)證了失效模型的正確性，為預(yù)測(cè)煙道結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度提供了依據(jù)。
　　然后建立了單向復(fù)合材料RVE模型。基于細(xì)觀力學(xué)，利用有限元方法建立了細(xì)觀與宏觀的關(guān)系，材料的宏觀彈性模量和熱膨

3、脹系數(shù)預(yù)測(cè)值均與試驗(yàn)值吻合良好。利用這一模型研究了細(xì)觀參數(shù)對(duì)煙道單向復(fù)合材料宏觀彈性模量和熱膨脹系數(shù)的影響，為煙道單向復(fù)合材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，減少了試驗(yàn)重復(fù)次數(shù)。
　　再提出了層合板RVE模型。將各單層的力學(xué)性能與層合板整體性能關(guān)聯(lián)起來(lái)，利用有限元方法預(yù)測(cè)了層合板9個(gè)等效彈性模量和3個(gè)等效熱膨脹系數(shù)，通過與文獻(xiàn)對(duì)比，誤差在2%以內(nèi)，驗(yàn)證文中模型的有效性，為煙道結(jié)構(gòu)計(jì)算提供參數(shù)。利用該模型預(yù)測(cè)了4種煙道鋪層結(jié)構(gòu)的剛度和熱膨脹系

4、數(shù)，分析了鋪層中纏繞紗含量對(duì)等效彈性模量和等效熱膨脹系數(shù)的影響。
　　文中還采用漸進(jìn)失效模型預(yù)測(cè)了4種煙道鋪層結(jié)構(gòu)的環(huán)向和軸向強(qiáng)度，并分析了一布一紗鋪層結(jié)構(gòu)的破壞位置和破壞形式，預(yù)測(cè)的環(huán)向拉伸強(qiáng)度值與試驗(yàn)值誤差為8.6%，可以接受。隨著鋪層中纏繞紗含量的增加，環(huán)向強(qiáng)度增加，軸向強(qiáng)度降低。文中創(chuàng)新性提出了一布三紗鋪設(shè)方式，其結(jié)構(gòu)軸向強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，而且施工制作方便，為FRP煙道鋪層設(shè)計(jì)提供了一種全新的鋪層方案。
　　文中最后

5、在預(yù)測(cè)FRP煙道力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于ANSYS的煙道設(shè)計(jì)程序。程序中將煙道層合板等效為各向異性板，考慮煙道結(jié)構(gòu)的整體受力，只需輸入預(yù)測(cè)的煙道力學(xué)參數(shù)及幾何、載荷等參數(shù)，便可調(diào)用ANSYS軟件進(jìn)行后臺(tái)計(jì)算。程序具有良好的人機(jī)交互界面，減少設(shè)計(jì)人員的工作量，提高了分析效率。利用程序計(jì)算了某燃煤電廠FRP煙道不同鋪層設(shè)計(jì)對(duì)煙道的影響。結(jié)果顯示：一布三紗鋪設(shè)的煙道強(qiáng)度和穩(wěn)定性都滿足設(shè)計(jì)要求，更為經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)FRP煙道設(shè)計(jì)和推廣應(yīng)用具有一