LNG储罐单层球面网壳结构动力特性分析

为研究LNG储罐穹顶单层网壳在地震载荷作用下的动力特性,通过3D3S软件建模并借助有限元分析软件ANSYS对单层网壳进行模态分析和地震时程分析,得到结构自身振动特性和动力响应规律。结果表明:穹顶网壳相邻两阶固有频率相近,网壳变形左右对称,后期以整体变形为主。地震波的形态和频率对结构节点位移时程曲线和杆件轴力时程曲线的形状影响较大,结构在人工波作用下动力响应最大,应该选用多条地震波对网壳结构进行包络分析;矢跨比在前10 s相同地震激励下对结构动力响应影响较大,矢跨比为5/36时结构变形最小且最为稳定;整体结构节点位移明显大于单独网壳结构,设计网壳结构时,应该考虑下部结构对网壳动力性能的影响。

三角形板式节点式钢网壳在大型储罐上的应用

随着网壳在大型储罐中的应用越来越广泛,针对传统三角形板式钢网壳基础零件存在失稳,导致钢网壳整体结构稳定性较差问题,展开三角形板式节点式钢网壳在大型储罐上的应用研究。计算网壳顶静力,为节点式钢网壳数值设计与施工提供基础。使用Xsteel模型构建零件参数化模型,预制节点式钢网壳构件。设定三角形板式节点钢网壳安装工序,实现三角形板式节点式钢网壳在大型储罐的设计安装,构建实验环节,实验结果表明:三角形板式节点式钢网壳可有效提升节点稳定性,进一步降低网壳刚度形变量与网壳可承受最大应力,保证拱顶式储罐在运行过程中的安全性。

大型拱顶网壳储罐结构设计与稳定性计算

随着成品油储罐的大型化发展,采用空间网壳结构作为储罐罐顶已成为必然趋势。虽然网壳结构在建筑行业已有成熟的理论和设计经验,但如何应用于大型储罐还存在很多技术问题。比较分析现有大型网壳结构形式的优劣,针对大型拱顶网壳储罐结构特点,给出网壳顶网格类型、杆件截面、节点形式的选型意见;为提高网壳顶与下部罐体连接的安全性,自主提出一种可用于大型拱顶网壳储罐的新型支座结构;研究网壳顶整体稳定性的计算方法,采用考虑几何非线性的荷载-位移全过程分析方法,计算得到拱顶网壳储罐结构的临界失稳荷载,分析下部罐体、不同约束方式和不同安装偏差对拱顶网壳稳定承载力的影响;并依据JGJ7-2010《空间网格结构技术规程》等建筑行业规范标准,以一50 000 m3大型拱顶网壳储罐为例对稳定性计算进行案例分析,验证相关规范同样适用于储罐网壳。

基于组合圆柱壳理论的大型油罐应力分析

为准确获得大型石油储罐的壁板应力分布,提出了一种长-短圆柱壳解析方法.当考虑到底板与第1层壁板连接处边缘力系对第2层壁板的影响,将第1层壁板视为短圆柱壳,其他各层壁板视为长圆柱壳,同时采用刚性-弹性地基梁耦合模型模拟底板时,导出了大型油罐壁板的应力表达式.以15×104m3浮顶油罐为研究对象,进行充水试验的现场应力测试,获得了实测应力分布.结果表明,由该方法得到的理论值与实测值吻合得较好,最大误差为6.02%,满足工程误差精度的要求,可为油罐进一步大型化提供技术支持.

大型石油储罐象足屈曲的一种新的预防方法

象足屈曲是大型石油储罐受到垂向冲击载荷后易发生的一种典型破坏形式。由于传统的提高大型油罐象足屈曲临界载荷的方法存在某些不足,提出一种在储罐底部危险部位设置轻质加强圈用于防止象足屈曲的预防方法。依据弹性板壳理论,对设置了加强圈的储罐变形进行完整的力学分析,获得油罐各圈壁板环向薄膜内力分布和径向位移的解析解,直观地建立起加强圈设置高度和横截面积大小与罐壁径向位移间的关系;同时利用该解析解研究不同加强圈横截面积和设置高度对油罐壁板危险区域的环向薄膜内力分布和径向位移的影响。结果表明,合适的加强圈横截面积大小和设置高度能有效地降低储油罐壁板危险区域的环向薄膜内力和径向位移,提高油罐抵抗象足屈曲失效的能力。

大型储罐穹顶网壳结构研究综述

随着储罐的大型化,其穹顶网壳结构也在朝着大跨度、轻质量、薄厚度方向发展。穹顶网壳结构作为储罐的重要组成部分,其结构稳定性对于储罐安全性具有重要意义,国内外学者对大型网壳结构进行了大量研究工作。结合目前网壳结构的研究热点,总结了穹顶网壳结构选型、初始几何缺陷模拟、单层网壳结构稳定性、储罐穹顶施工受力分析等方面的研究现状,并对后续网壳结构研究工作提出了建议。

含体积型缺陷加筋球壳拱顶的稳定性分析

当大型储罐拱顶出现体积型缺陷时,最常见的破坏形式是拱顶外压失稳破坏。因此,针对含体积型缺陷的加筋拱顶,对其缺陷发生的最不利位置及拱顶稳定性进行了大量的有限元计算,提出了含缺陷加筋拱顶临界失稳载荷的实用计算公式,以供建立含缺陷加筋拱顶的安全评定方法参考。

多层不等厚组合圆柱壳屈曲数值模拟分析

针对大型立式组合圆柱壳结构的几何特征,采用数值模拟方法分析了多层不等厚特征因素对圆柱壳屈曲临界载荷的影响.提出多层不等厚可看成是圆柱壳壳壁上的几何缺陷,在一定程度上会减弱经典圆柱壳的屈曲临界应力水平.建立数个多层不等厚组合圆柱壳的屈曲分析有限元(FEA)模型,初步分析了不同载荷工况下多层组合圆柱壳的屈曲行为,得到相应的屈曲失稳临界载荷,验证了环向应力对组合圆柱壳屈曲的影响规律.结果表明,多层不等厚特征因素可明显降低经典圆柱壳的屈曲临界载荷,其中层数和相邻圆柱壳壁厚差值对屈曲临界载荷的影响最大.

立式钢制储罐大角焊缝处裂纹的应力强度因子分析

为了研究大角焊缝处裂纹的断裂性能,建立了大角焊缝处含Ⅰ型裂纹的100 000m^3立式钢制储罐有限元简化模型,并基于断裂力学理论分析了裂纹最深处的应力强度因子K_I值及其与主要影响参数的关系。基于分析结果,根据裂纹的位置将大角焊缝附近的裂纹分为底板裂纹、焊缝裂纹和焊趾裂纹,并分别拟合了3类裂纹的K_I值计算公式,据此可以根据现场实际检测的裂纹尺寸和裂纹位置简单有效地对此类裂纹的断裂性能进行工程评估。

飞射物撞击LNG储罐穹顶的试验与数值仿真分析

为了研究大型LNG储罐穹顶在飞射物撞击作用下的破坏形态,获取关键损伤量,选取大型LNG储罐穹顶顶端最薄弱部位制备了局部壳体试件,以LNG接收站区常用Φ101.6 mm(4in)NPS法兰的冲击能量为参照,分15个工况进行了相关试验和数值仿真研究。研究表明,不同撞击能量下LNG储罐穹顶的破坏形式主要有,冲击成坑、冲击震裂、冲击剥落屈曲、冲击侵彻屈曲、冲击贯穿屈曲。基于AUTODYN建立数值仿真模型,可以较好模拟飞射物撞击靶体的损伤发展过程,形象描述靶体内部的破坏形态,相关结果可以为LNG储罐穹顶的局部损伤评估和防护设计提供参考。

国内储罐罐顶的形式和发展趋势

储罐罐顶的形式主要分为固定顶和浮动顶两大类，文章重点阐述了固定顶的形式、设计条件和发展趋势。

大型储罐的罐壁设计

根据十万立方米浮顶油罐罐壁板应力测试的实测结果，运用应力分析程序，对罐壁板应力分布情况进行了分析和比较，通过调整罐壁板的厚度，使新设计储罐的罐壁板应力分布更加均匀、合理。

论煤化工大型储罐的设计方法和结构

随着原材料冶炼技术、设计、制造和安装单位技术和装备水平的提高,在满足防火间距的前提下,原材料和成品储罐越来越大型化。在大型储罐(V>10000 m^3)设计中,主要考虑罐壁、罐顶、罐内内件(如内浮盘)和储罐顶部安全附件的设计和结构。煤化工大型储罐壳体由设计单位负责设计,罐顶网壳及内浮盘部件等,由专业厂家负责设计、制造、供货和安装,设计方法和结构更加合理和优化。

一种新型网壳储罐的支座结构及其优化

为满足网壳储罐大型化过程中网壳顶与罐壁连接处的安全性要求,基于已有的网壳支座,提出了一种结构简单、受力明确的新型网壳储罐支座结构。借助ANSYS建立了大型网壳储罐的整体模型,对比分析了采用新型支座结构与直接焊接结构的网壳储罐在强度、刚度、整体稳定性等方面的性能表现;运用ANSYS Workbench优化工具,对新型支座结构的主要尺寸进行了优化设计。研究表明:与直接焊接结构相比,新型支座结构可通过构件间转动、释放网壳顶中的不利应力、改善连接处应力分布,可适用于大型拱顶网壳储罐;同时经优化设计,提高了新型支座结构的经济性和轻量化。

基于附加质量法的大型固定顶储液罐基底隔震分析

鉴于目前储液罐基底隔震研究多采用一维简化的Haroun-Housner模型,基于附加质量法,考虑液体对流质量和脉冲质量,建立储液罐三维简化的附加质量模型。通过分析比较相同地震激励下不同高径比储液罐罐的Haroun-Housner模型、附加质量模型和流固耦合模型的动力响应,验证了附加质量模型的合理性。针对某大型固定顶储液罐,基于此简化模型,基底引入FPS隔震支座,系统地研究了基底隔震储液罐在不同场地条件下的非线性地震动力响应。分析结果表明:FPS隔震支座对储液罐地震响应有很好的控制作用,有效地降低了液体脉冲分量的运动,避免了罐壁发生屈曲破坏,但放大了液体对流分量的运动。

基于基础沉降监测的在役大型油罐寿命预测技术

为了提高在役大型油罐的安全性能,分析了大型油罐发生疲劳破坏的主要根源是大角焊缝区域的应力集中,并介绍了一种新的模拟底板与基础相互作用的有限元计算模型和计算底板应力的数值方法。给出了由基础实测沉降量计算大角焊缝区域峰值应力的详细步骤,以及评定大型油罐剩余寿命的预测方法,为大型油罐的安全评定提供参考。

基于弹性分析法的大型储罐罐壁应力计算

运用短圆柱壳挠曲线微分方程,基于变形光滑连续条件,建立用于计算大型储罐罐壁应力的弹性分析法力学模型,推导阶梯厚度壳轴向应力的计算公式,得到详细的计算过程。采用此方法,以容积为15×104m3大型储罐为算例进行验算,并对有限单元法数值计算结果和现场实测数据进行对比。结果表明,该方法能够较精确地计算罐壁应力,可以为罐壁设计与校核提供参考。

大型储罐罐壁的强度计算

在大型储罐罐壁强度计算中， 我国规范ＳＨ３４０６－ ９２、日本规范ＪＩＳＢ８５０１和英国规范ＢＳ２６５４等均采用 “定点法”或修正了的 “定点法”； 美国规范ＡＰＩ６５０ 给出了 “变点法”计算方法。文章介绍了上述４ 种规范的计算方法和计算式，

网壳结构非线性分析

在大跨度网壳结构设计中,非线性稳定是必须首先解决的问题之一。从结构稳定分析理论、网壳结构载荷试验等人手,对不同网壳结构形式、不同边界条件等进行了分析,为网壳结构在大型油罐顶盖的工程应用提供了理论依据。

单层网壳顶盖与下部罐体的协同工作性能研究

单层网壳结构已被应用于大型储液罐的顶盖结构中,而目前在此类顶盖的分析设计中,往往忽略下部罐体与上部网壳顶盖间的协同工作性能。考虑到下部罐体,利用通用有限元程序模拟上下部的径向连接刚度,分析网壳顶盖的整体稳定性能;并基于附加质量法,建立储液罐抗震简化分析的附加质量模型,研究下部罐体、径向连接刚度等因素对网壳顶盖动力性能的影响。结果表明,上下部协同工作性能对网壳顶盖的稳定性、动力性能影响较大,在结构分析设计中,应综合考虑。