强风作用下超大型冷却塔结构失效准则与强健性分析

作     者：王飞天 柯世堂 王晓海 吴鸿鑫 杨杰 任贺贺 WANG Fei-tian;KE Shi-tang;WANG Xiao-hai;WU Hong-xin;YANG Jie;REN He-he

作者机构：南京航空航天大学土木与机场工程系江苏南京211106 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京211102 南京航空航天大学空气动力学系江苏南京210016 

出 版 物：《振动工程学报》 (Journal of Vibration Engineering)

年 卷 期：2021年第34卷第4期

页      面：739-747页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0813[工学-建筑学] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51878351,52078251) 国家自然科学基金民航联合基金资助项目(U1733129) 国家自然科学基金NSFC-RGC国际合作研究项目(51761165022) 南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金资助项目(fjj20190715) 

主　　题：超大型冷却塔 强风作用 连续倒塌 失效准则 强健性分析 

摘      要：为分析超大型冷却塔在强风作用下的结构失效准则与强健性,以超规范高度限值的世界最高220 m超大型冷却塔为例,基于ANSYS/LS⁃DYNA平台建立结构三维有限元模型,对其风致倒塌全过程进行数值仿真分析。研究了典型风速下位移响应与塔筒内力分布特性,得出最不利响应发生的位置、数值及分布规律,探讨了强风下塔筒结构“稳定⁃失稳⁃倒塌全过程演化机理,并提出了强风作用下冷却塔的结构失效准则。研究发现:强风作用下超大型冷却塔结构强健性最薄弱部位为迎风面塔筒喉部区域,与上风向夹角为−70°和70°子午向出现“褶皱变形并导致塔顶局部结构失效破坏,进而引起塔筒整体结构倾覆倒塌;塔筒应变能密度呈现指数增长趋势,以喉部相对水平位移与喉部直径百分比S1%、指数应变能密度和值破坏系数K≥0.3作为结构失效判断准则可较好评价强健性指标。