專利名稱：一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅緦?shí)用新型涉及物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ图夹g(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。大型冷卻塔作為一種空間薄壁高聳結(jié)構(gòu)，設(shè)計中風(fēng)和地震荷載是一個重要的控制因素，風(fēng)和地震激勵作用下的安全性歷來受到工程界的高度重視。近年來隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，在許多地區(qū)超大型、高密度布置冷卻塔群不斷興建，冷卻塔群塔干擾及風(fēng)振效應(yīng)非常突出，對于冷卻塔抗振動設(shè)計提出了更高的要求。自上世紀(jì)70年代起，Isyumov和Armitt基于早期冷卻塔彈性模型風(fēng)洞試驗(yàn)，指出冷卻塔在風(fēng)荷載作用下的動態(tài)應(yīng)力和靜態(tài)應(yīng)力具有相同的量級，且共振應(yīng)力按風(fēng)速的4次方增長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力的增長速度，表明冷卻塔風(fēng)振響應(yīng)效應(yīng)不容忽略。常用冷卻塔風(fēng)洞試驗(yàn)方法，如表面同步測壓和基底高頻天平測力，無法直接獲得冷卻塔風(fēng)振響應(yīng)情況。由同步測壓試驗(yàn)表面氣動力時間歷程計算冷卻塔風(fēng)振響應(yīng)動力放大系數(shù)亦存在難于描述與運(yùn)動形態(tài)相關(guān)自激氣動力等問題。雙曲面冷卻塔屬于典型的薄殼結(jié)構(gòu)(最小壁厚約250mm),振型復(fù)雜,風(fēng)荷載作用敏感性較強(qiáng)。鑒于冷卻塔氣彈模型設(shè)計和加工的難度，國內(nèi)外實(shí)際采用的冷卻塔氣彈模型在物理參數(shù)和氣動力參數(shù)相似比模擬等方面均存在不足，一定程度上限制了冷卻塔物理模型風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的工程應(yīng)用。本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用等效空間網(wǎng)格法設(shè)計的空間柔性結(jié)構(gòu)等效振動彈性模型，在結(jié)構(gòu)振動試驗(yàn)中更能真實(shí)地模擬連續(xù)殼體結(jié)構(gòu)動力特性，可直接測量結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)和地震等隨即荷載激勵下的位移和加速度響應(yīng)，解決傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)模型軸向剛度與彎扭剛度縮尺比模擬不協(xié)調(diào)的問題，并在適當(dāng)改變氣動外形粗糙度基礎(chǔ)上，能近似的模擬連續(xù)殼筒體結(jié)構(gòu)高雷諾數(shù)下的風(fēng)壓繞流特性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，包括環(huán)基、人字柱、連續(xù)殼塔筒、剛性環(huán)、塔頂，其特征在于所述的塔頂設(shè)有剛性環(huán)，所述的連續(xù)殼塔筒為空間縱橫垂直交叉桁梁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)殼塔筒底部設(shè)有環(huán)基，環(huán)基通過若干個人字柱與底座連接。所述的連續(xù)殼塔筒采用有限元網(wǎng)格劃分，環(huán)向和子午向均采用有限個離散整數(shù)單
J Li o所述連續(xù)殼塔筒的局部由一定寬度的鋼條垂直交叉連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所述的雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂s尺比范圍為I : 600至I : 20。所述的雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)設(shè)有若干個質(zhì)量塊，所述的質(zhì)量塊采用螺栓對稱固定在雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)壁。連續(xù)殼塔筒外表面設(shè)有外部蒙皮，所述的蒙皮采用彈性輕質(zhì)或具有特定結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求材料制成。[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)一、避免了傳統(tǒng)振動彈性模型兩類剛度不協(xié)調(diào)的問題。本實(shí)用新型局部位置處的正交桁梁單元厚度和寬度均可自由調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)調(diào)整振動彈性模型軸向剛度與彎、扭剛度兩類剛度縮尺關(guān)系。二、極大地提高了冷卻塔在外部荷載激勵試驗(yàn)分析精度。 本實(shí)用新型能同時滿足構(gòu)件的縮尺要求，近似地模擬雙曲薄殼冷卻塔動力特性，更真實(shí)地反映雙曲薄殼冷卻塔在強(qiáng)風(fēng)和地震等隨即荷載激勵下的位移和加速度響應(yīng)。三、實(shí)用性強(qiáng)。圖I是本實(shí)用新型的主視圖；圖2是本實(shí)用新型的仰視圖；圖3是本實(shí)用新型的剖視圖；圖4是本實(shí)用新型連續(xù)殼塔筒局部示意圖；圖5是本實(shí)用新型連續(xù)殼塔筒上設(shè)有質(zhì)量塊局部示意圖；圖6是本實(shí)用新型質(zhì)量塊立體圖；圖7是本實(shí)用新型質(zhì)量塊俯視圖；圖中I.剛性環(huán)2.連續(xù)殼塔筒3.人字柱4.環(huán)基5.底座[具體實(shí)施方式
]結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，這種裝置的制造技術(shù)對本專業(yè)的人來說是非常清楚的。參見圖I、圖2，本實(shí)用新型包括環(huán)基、人字柱、連續(xù)殼塔筒、剛性環(huán)、塔頂，其特征在于所述的塔頂設(shè)有剛性環(huán)，所述的連續(xù)殼塔筒為空間縱橫垂直交叉桁梁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)殼塔筒底部設(shè)有環(huán)基，環(huán)基通過若干個人字柱與底座連接。所述連續(xù)殼塔筒的局部由一定寬度的鋼條垂直交叉連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。參見圖3-圖7，雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)設(shè)有若干個質(zhì)量塊，所述的質(zhì)量塊采用螺栓對稱固定在雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)壁。本實(shí)用新型設(shè)計步驟如下步驟I :冷卻塔連續(xù)殼塔筒殼單元精細(xì)化建模，對本例子午向殼單元數(shù)目M =132,環(huán)向殼單元數(shù)目N = 144 ；步驟2 :由動力特性等效原則,簡化冷卻塔殼單元模型,本例m = 13,以=36 ; 步驟3 :空間梁單元建模，子午向梁單元數(shù)目為m，環(huán)向梁單元數(shù)目為n，最大可調(diào)節(jié)單元尺寸數(shù)為2(2m+l)n = 1944，考慮到冷卻塔結(jié)構(gòu)的環(huán)向?qū)ΨQ性，簡化為子午向厚度和寬度變量為Dvot. i，Wver. i(i = 1，m)環(huán)向厚度和寬度變量為D&.j，Wci, j (j = 1，m+1)，變量數(shù)目縮減為4m+2 = 54 ；步驟4:考慮模型方便加工性能，子午向梁格單元采用通長等厚度構(gòu)件，簡化為單一變量Xtl，由冷卻塔筒體抗彎剛度和軸向剛度縮尺要求，計算筒體不同高度單位尺寸抗彎和軸向縮尺剛度常量矩陣Cbmding, p CaxiaUa = 1，m)。假定冷卻塔模型構(gòu)件尺寸與縮尺剛度滿足線性組合條件
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權(quán)利要求1.一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ停ōh(huán)基、人字柱、連續(xù)殼塔筒、剛性環(huán)、塔頂，其特征在于所述的塔頂設(shè)有剛性環(huán)，所述的連續(xù)殼塔筒為空間縱橫垂直交叉桁梁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)殼塔筒底部設(shè)有環(huán)基，環(huán)基通過若干個人字柱與底座連接。
2.如權(quán)利要求I所述的一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征在于所述的連續(xù)殼塔筒采用有限元網(wǎng)格劃分，環(huán)向和子午向均采用有限個離散整數(shù)單元。
3.如權(quán)利要求I所述的一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征在于所述連續(xù)殼塔筒的局部由一定寬度的鋼條垂直交叉連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣髟谟谒龅碾p曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂s尺比范圍為I :600至I :20。
5.如權(quán)利要求I所述的一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣髟谟谒龅碾p曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)設(shè)有若干個質(zhì)量塊，所述的質(zhì)量塊采用螺栓對稱固定在雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)壁。
6.如權(quán)利要求I所述的一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征在于所述的連續(xù)殼塔筒外表面設(shè)有外部蒙皮，所述的蒙皮采用彈性輕質(zhì)或具有特定結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ图夹g(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種雙曲薄殼冷卻塔物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，包括環(huán)基、人字柱、連續(xù)殼塔筒、剛性環(huán)、塔頂，其特征在于所述的塔頂設(shè)有剛性環(huán)，所述的連續(xù)殼塔筒為空間縱橫垂直交叉桁梁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)殼塔筒底部設(shè)有環(huán)基，環(huán)基通過若干個人字柱與底座連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)避免了傳統(tǒng)振動彈性模型兩類剛度不協(xié)調(diào)的問題；極大地提高了冷卻塔強(qiáng)風(fēng)或地震所致的試驗(yàn)分析精度；實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號G09B25/00GK202549150SQ20122003796
公開日2012年11月21日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者葛耀君, 趙林 申請人:葛耀君, 趙林