内外置耐压液舱结构力学特性分析

为研究内、外置式耐压液舱结构的力学特性,采用有限元方法分别对内、外置式耐压液舱结构进行计算,并对计算结果给出合理解释。结果表明,在空舱工况、结构尺度及板厚等基本相同的情况下,耐压液舱内置于耐压船体对舱段的应力状况有利,但耐压液舱内置会出现明显的应力集中状况,进而导致极限承载能力的下降;内置式液舱由于实肋板板宽及开口较大,导致其实肋板稳定性要远低于外置式耐压液舱;与此同时,耐压液舱内置带来的施工难度增加及艇内空间上的限制也应该充分考虑。

含内置式耐压液舱舱段耐压船体结构应力分析

为研究静压下内置式耐压液舱结构的力学规律,采用有限元方法对内置式耐压液舱及船体结构进行强度计算,分析了不同工况下耐压壳的变形和应力特征,比较了不同区域耐压壳的应力情况。结果表明:液舱内外相连通时的工况更危险,耐压壳应力水平也更高。同时,内置式耐压液舱的存在使液舱底部耐压壳的应力水平高于耐压壳其他区域。该研究结果可为内置式耐压液舱结构设计提供指导。

方形蜂窝夹层曲板的振动特性研究

针对专用车辆罐体的方形蜂窝夹层封头,研究了四边简支方形蜂窝夹层曲板结构的振动特性。以Hoff夹层板理论为基础,通过能量法将蜂窝层芯等效为面内各向同性夹层,并考虑曲率的影响,建立了四边简支方形蜂窝夹层板振动理论模型。基于有限元软件建立了考虑蜂窝层芯细节的有限元模型,对理论模型结果进行了验证,两者结果取得良好吻合。通过理论模型和有限元模型研究了夹层几何参数及内压对蜂窝夹层曲板结构固有频率和振动模态的影响。研究表明:蜂窝夹层曲板的振动模态与均质实心曲板振动模态相似,其固有频率随着内压的增大而提高,相同质量的蜂窝夹层曲板固有频率远高于均质实心曲板的同阶固有频率。所得结果为蜂窝夹层曲板结构的动力学优化设计提供了必要的理论参考。

湿式气柜的有限元结构分析

化工生产中常用湿式气柜作为各种气体的存贮和缓冲设备。正常工作时气柜承受内压,如果由于过度抽气或其他原因,会出现负压而导致气柜压瘪。对此,首先通过理论计算得到其临界失稳外压值,然后对其进行有限元结构分析计算,进一步得到气柜在外压下的变形情况及位移载荷曲线,从而给工厂的安全运行提供技术上的支持。

外置式耐压液舱实肋板拓扑和开孔尺寸优化

[目的]为了简化建造工艺和减轻液舱结构重量,对外置式耐压液舱实肋板结构进行拓扑优化和开孔尺寸优化设计。[方法]首先,利用Hyperworks/Optistruct对外置式耐压液舱整体模型进行结构应力分析。然后,在拓扑优化中,除与液舱壳板和耐压船体壳板相连的约100 mm长条状范围外,以实肋板其他范围内的单元密度为设计变量;以与实肋板相连的液舱壳板和船体壳板上结构的典型应力及实肋板体积分数为约束,以实肋板上最大Mises应力最小化为目标,针对满载和空舱两种工况,利用商用软件Hyperworks/Optistruct对实肋板结构进行拓扑优化。最后,基于Matlab和ANSYS联合优化,以实肋板上von Mises应力和剪应力为约束,以相应结构重量极小化为目标,对实肋板开孔进行尺寸优化,从而得到精细化开孔方案。[结果]拓扑优化结果表明,外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中、下部。开孔尺寸优化结果表明,相比初始方案,实肋板剪应力增加38%,其他关注区域应力相当时,内部实肋板上结构重量可降低19%。[结论]两类优化设计均表明,外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中下部,且从下到上开孔面积应逐渐减小。

耐压液舱极限承载能力的影响因素分析与匹配设计

[目的]旨在讨论相同的强度储备裕度条件下耐压船体与耐压液舱极限承载能力之间的关系,以获得二者极限承载能力相当的匹配设计。[方法]首先,以典型的外置式耐压液舱为研究对象,在评估耐压液舱初始结构方案稳定性与极限承载能力的基础上,分析液舱壳板厚度、液舱实肋板厚度以及液舱横舱壁结构对耐压液舱极限承载能力的影响;随后,适当调整初始方案,获得耐压船体与耐压液舱强度储备裕度相当的设计方案,并在此基础上讨论耐压船体与耐压液舱极限承载能力之间的关系,进一步加强耐压船体,获得匹配耐压液舱与耐压船体承载能力的方案以及对应的强度裕度。[结果]结果显示,减薄液舱壳板30%、液舱实肋板33.3%及液舱横舱壁30%,其极限承载能力将分别降低16.5%,36.4%和0.17%。[结论]研究表明在相当强度储备裕度条件下,耐压船体的承载能力远低于耐压液舱的承载能力;在耐压液舱壳板的强度储备裕度约为25%、耐压船体壳板的强度储备裕度约为40%时,耐压船体与耐压液舱的极限承载压力大致相同。

耐压液舱区域的耐压船体应力分析研究

本文以耐压液舱区域的耐压船体结构为对象 ,在轴对称假设的前提下建立力学模型 ,得到耐压船体结构挠度表达式 ,推演出壳板强度计算公式。

拱顶钢网顶外压设计探讨

文章从实际工程需要出发,结合外置钢网顶的特殊结构设计,分析负压工况下网顶的受力情况和设计校核要求,对网架的负压设计计算过程和方法进行总结。

超低温LNG储罐外罐穹顶混凝土保压浇筑施工技术

实现碳达峰、碳中和是党中央的重大战略决策,这也是中国贡献力量应对全球气候变化的具体行动。在“十四五”时期,我国新能源将呈现跨越式增长态势,这将为实现碳达峰、碳中和提供强有力的支撑。因此,本文研究采用罐体内部保压、分圈不分层的浇筑方法可有效提升穹顶混凝土结构的整体性和抗震性能。这一工法在实际工程中得到了成功应用,不仅保证了LNG储罐的安全运行,还为后续类似工程提供了重要的参考。