超大型冷却塔风致倒塌全过程数值仿真与受力性能分析

• 作者: 吴鸿鑫 柯世堂 王飞天 葛耀君
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 工学
• 关键词: 超大型冷却塔 风荷载 倒塌全过程 数值仿真 受力性能
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 土木工程学科
• 页码范围: 199-207
• 页数: 9页
• 分类号: TU279.741|TU973.2
• 字数: 6214字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0399

摘要

历史上强风作用下大型冷却塔风毁事件多次发生,现有研究关注的重点大多为风致塔筒局部强度超限或失稳破坏,均忽略了由局部损坏引发的整体连续倒塌破坏的后续现象,且难以揭示大型冷却塔风致倒塌过程及作用机制.鉴于此,基于计算流体动力学(CFD)与显式动力分析算法(LS-DYNA)技术提出了大型冷却塔风致倒塌全过程数值仿真模拟方法,并以山西潞安电厂世界最高220 m超大型冷却塔为例,建立了考虑材料非线性塔筒-支柱三维有限元模型,并分析了结构动力特性;基于显示动力时程分析方法,加载基于CFD获得的塔筒三维平均风压进行拟动力分析,数值再现了超大型冷却塔风致倒塌全过程;研究了塔筒应力分布变化规律与倒塌全过程的扭曲变形姿态等特征,提炼出冷却塔风致倒塌的受力特点与作用机制,并讨论了单元失效参数的影响.结果验证了该文数值方法可以有效模拟超大型冷却塔风致倒塌全过程;其倒塌过程始于塔筒喉部迎风面大变形,并在两侧30°范围内呈现褶皱现象,最终因变形不协调而相互牵扯垮塌.研究表明,强风致超大型冷却塔倒塌受力机制可划分为弯拱机制与悬绞线机制,材料模型的单元失效参数对于超大型冷却塔风致倒塌的影响不可忽略.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	柯世堂	南京航空航天大学土木工程系	26	192	8.0	13.0
3	葛耀君	同济大学土木工程防灾国家重点实验室	248	2859	29.0	42.0
6	吴鸿鑫	南京航空航天大学土木工程系	1	0	0.0	0.0
7	王飞天	南京航空航天大学土木工程系	1	0	0.0	0.0