单容式低温液化气体储罐外罐有限元分析

单容式低温液化气体储罐外罐有限元分析

论文摘要

低温液化储罐的顶部平台管道载荷对储罐设计的影响一直是储罐设计的难题,由于储罐平台管道对罐顶载荷分布的不确定性造成储罐局部应力的不确定性,通常基于估计的均布载荷来进行储罐设计会带来储罐设计结果的不确定性。本文以某项目30000立方单容式低温液化储罐为研究对象,研究了储罐在安装工况,操作工况,风载工况,试验工况下的应力分布,并对均布外压下的稳定性进行了线性和非线性屈曲分析。储罐的静力分析。采用shell93壳单元以及beam189梁单元离散储罐模型,分不同工况对外罐施加重力,平台集中载荷,活载荷,风载荷,真空载荷,设计压力及试验压力等,对储罐底部施加固支约束条件,发现最上一圈壁板在平台区域正下方有局部轴向压缩应力超标现象,经增加壁厚后对储罐的壁板双向应力、抗压环区环向应力以及罐顶应力强度等做了应力校核,校正了初始设计(除了最上圈壁板受集中力影响区域)。储罐的线性屈曲分析。通过人工放大活载荷的方法进行多次线性屈曲分析,求得屈曲算子为1时的或载荷放大倍数和一阶屈曲模态作为非线性分析基础。储罐的非线性屈曲分析。以一阶屈曲模态作为缺陷分布基准,按照标准规定的建造最大局部不圆度为最大初始缺陷。对储罐进行进一步的非线性屈曲分析,验证了储罐罐壁及拱顶的外压屈曲稳定性系数。并和线性屈曲分析及线性静力分析的结果进行了对比。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 化工储罐分类
  • 1.2 大型化工储罐的安全性比较
  • 1.3 低温液化气体储罐
  • 1.4 低温液化储罐的主要结构及分类
  • 1.5 论文选题的来源及目的
  • 1.6 低温储罐研究现状
  • 1.7 低温液化储罐外罐分析路线图
  • 1.8 API 620标准设计方法介绍
  • 1.9 JB 4732分析设计方法介绍
  • 1.10 有限单元法及Ansys软件介绍
  • 1.11 本文主要研究内容
  • 第2章 有限元建模过程
  • 2.1 低温液化储罐外罐的三维有限元模型
  • 2.3 材料属性的定义
  • 2.4 网格划分
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 储罐载荷
  • 3.1 重力载荷
  • 3.2 管道、平台对罐顶的局部载荷
  • 3.3 罐顶活载荷
  • 3.4 压力载荷
  • 3.5 风载荷
  • 第4章 安装工况下的静力分析
  • 4.1 载荷及边界条件
  • 4.2 安装工况结果按JB4732分析
  • 4.3 安装工况结果按API620分析
  • 4.4 罐壁厚度调整后分析
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 操作工况的静力分析
  • 5.1 载荷及边界条件
  • 5.2 操作工况结果按JB4732分析
  • 5.3 操作工况结果按API620分析
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 风载荷工况下的静力分析
  • 6.1 载荷及边界条件
  • 6.2 风载工况结果按JB4732分析
  • 6.3 风载工况结果按API620分析
  • 6.4 本章小结
  • 第7章 试验工况的静力分析
  • 7.1 载荷及边界条件
  • 7.2 试验工况结果按JB4732分析
  • 7.3 试验工况结果按API620分析
  • 7.4 本章小结
  • 第8章 屈曲分析
  • 8.1 屈曲分析概述
  • 8.2 ansys屈曲分析
  • 8.3 载荷及缺陷加载
  • 8.4 线性特征值屈曲分析
  • 8.5 非线性屈曲分析
  • 8.6 本章小结
  • 第9章 全文总结论及研究展望
  • 9.1 全文总结
  • 9.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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