研究炉壳性能及其计算

　　无料钟设备及其支承结构和工作平台载荷作用在炉顶封板上，为了稳妥起见，对炉壳进行了局部的稳定计算，同时给出了临界压力的简单公式。板壳弹性稳定理论在板壳弹性稳定问题中，板内膜应力对弯曲作用有较大影响，如拉伸膜应力会增加板的弯曲刚度，压缩膜应力会减少板的弯曲刚度。膜应力对弯曲的影响，在一次近似的情况下，可以用一个只和膜内力及单元几何特性有关的，而与弹性性质无关的几何刚度矩阵Kg表示；因为Kg与膜应力有关，膜应力由初始纵向载荷F0产生，Kg也叫初应力矩阵。

　　在研究膜应力对弯曲的影响时，假设膜应力已存在，这时又有横向载荷P的作用，产生弯曲位移Db，可由下式求出（Kb Kg）Db=P（1）式中，Kb为弯曲刚度矩阵；Kg正比于纵向载荷F0.如纵向载荷按比例因子K增加时，即F=KF0（2）则几何刚度矩阵Kg也相应地增加为KKg，于是式（1）变成（Kb KKg）Db=P（3）当纵向载荷比较小时，即在弹性范围内，Db正比于P.特别是当P=0时，有Db=0。若当纵向载荷达到临界载荷，即Fcr=KcrF0（4）时，结构失去弹性稳定，此时即使横向载荷P=0，结构应能维持一定变位，即（Kb KKg）=Db（5）式中，DbX0，为弹性挠曲线变形。故求解下面特征值问题，得到行列式|Kb KKg|=0（6）由式（6）得到*小特征值Kcr后，即可求得失稳时的临界载荷。

　　用有限元法计算结构弹性稳定性问题时，常分两步进行，**步用线性分析方法求出结构的内力分布，继而算出几何刚度矩阵Kg；第二步应用Kb和Kg，由式（6）解出*小特征值Kcr，代入式（4）便得出临界载荷。因此以炉壳顶部为研究对象，研究了炉壳的临界轴向压力Pcr。计算表明，不需要加环梁，炉壳的稳定性足够；可采用式快速计算高炉炉壳顶部的临界压力；高炉的实际运行表明，采用不加环梁的设计方案合理，炉壳的稳定性足够。