由于气柜几何尺寸大，在进行有限元分析时计算量很大，为此，本文对气柜做如下简化处理:

(l)、建立有限元模型时不考虑外部电梯、外部楼梯、各种煤气放散管、内部升降电梯等附属设施。

(2)、不考虑活塞结构对柜体的影响。活塞的主要作用是实现对煤气的密封并保持煤气压力为常压力。当活塞结构沿着柜体内壁立柱升降时，其自重由下部煤气压力所平衡，同时滑动过程中，活塞导轮和柜体之间有相互作用力，但这一作用力仅存在于一个很小的范围内，且其产生的影响远比煤气压力等其它荷载对柜体产生的影响要小。因此，在对柜体整体进行有限元分析时，可以不考虑活塞结构的影响。

(3)、侧板板肋和板部分分开建模。对于所示的构造正交各向异性侧板，目前ANSYS中尚找不到一种合适的单元把两种性质不同的板块放在一起考虑，但可以把板和板肋分开建模，板部分用能输入正交各向异性材料的壳单元模拟，而板肋用空间梁单元模拟。

(4)、不考虑通风气楼和柜顶板的板肋。通风气楼可视作简支于柜顶析架中间环梁上环的独立构筑物，对柜顶中心部分的刚度有一定的增大作用，在建模时可通过适当加大柜顶中间环梁的截面来考虑这一增大作用。分析得出，柜顶板能在很大程度上提高柜顶网壳的刚度，为使柜顶模型与实际结构接近，本文建模时不象文献那样对柜顶析架进行简化处理，只是考虑到柜顶钢板并不是本文关注的重点，建立顶板模型的时候忽略了顶板板肋。

2.3.2有限元理论和单元选择

目前工程领域内常用的数值模拟方法有:有限元法、边界元法、离散单元法和有限插分法，应用最为广泛的是有限元法。曼型煤气柜结构及荷载比较复杂，所以本文采用弹性状态下的有限元法进行分析，该方法包括三个重要步骤:离散化一单元分析一整体分析，首先将连续结构离散成有限个单元，并在每一个单元中设定有限个节点，将连续体看作是只在节点处相连续的一组单元的集合体，由单元刚度矩阵形成总体刚度矩阵，然后引入荷载条件和边界条件，并在第一单元中假设一插值函数以表示单元中场函数的分布规律，进而利用力学中的某些变分原理去建立用以求解节点未知量的线性方程组，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散第二章曼型气柜有限元模型浙江大学硕士学位论域中的有限自由度问题，求解该方程组得到节点位移，利用设定的插值函数就能计算单元或节点上的弯矩和应力等。本文采用美国ANSYS公司开发的通用有限元软件ANSYS对曼型气柜进行整体分析计算。ANSYS软件具有强大的前处理、求解和后处理功能，能够方便地构造实体模型和网格划分，进行线性、非线性的结构静力、动力分析以及结构非线性屈曲分析。在实际工程仿真中，首先要做的是单元选取，合理的单元选取不仅有助于简化分析，更有助于结果的正确性，选择单元时一般遵循下列原则:

(l)、所选单元类型，应对实际结构的几何形状有良好的逼近程度;

(2)、要真实地反映结构的受力状态;

(3)、根据计算精度要求，并考虑计算工作量大小，恰当地用线性元或高阶元。目前，ANSYS己经开发了 175种单元，常用的有Link单元、Beam单元、Shen单元、Plane单元、Mass单元、Pipe单元等，这些单元提供了丰富的单元特性，能使用户方便而准确地构建出反应实际结构的仿真计算模型。对于本文的正多边形棱柱壳体气柜，侧板仅6rnrn厚，远小于气柜的内径和高度，因此不必建立三维实体模型，可将问题部分简化为板壳问题。考虑到各构件的截面形式和受力特点，本文模型中分别使用到Links杆单元、Beam188梁单元和Shell63壳单元，这样模型在满足精度要求的情况下将得到很大简化。