大型搪瓷栓接厌氧储罐是一种新兴产品,下称大型栓接储罐,它相较于常见类型储罐具有施工周期短、使用寿命长等优势,但大型栓接储罐由于受力复杂、设计不当等原因,工作时仍会发生罐体变形明显、罐顶坍塌、螺栓断裂等现象。常见的大型栓接储罐有两种类型,分别为膜顶栓接储罐与钢顶栓接储罐,本文针对膜顶和钢顶两种典型栓接储罐的常见问题,采用数值模拟与试验结合的方法,进行了结构力学分析与优化,为其分析设计优化监测等提供了系统化的研究思路与理论基础。利用ANSYS WORKBENCH软件,建立了大型栓接储罐整体钢板等效数值模型。分析了两种类型储罐的应力与变形分布,研究了罐壁高度与厚度方向的应力与变形分布曲线,对比分析了两种类型的大型栓接储罐。研究表明,膜顶栓接储罐危险点集中于顶层罐壁及其以上的位置,为向心变形,钢顶栓接储罐危险点位于下面几层罐壁,为鼓起变形;膜顶栓接储罐沿顶层罐壁厚度方向,越接近内壁轴向向下变形越明显,应力呈线性增加,而钢顶栓接储罐越接近内壁轴向向上变形越明显,应力呈二次函数形式变化。通过分析,形成了大型栓接储罐的建模分析方法。制造加工出自制螺栓预紧传感器与抗滑移试验件,测定了螺栓拧紧力矩系数与抗滑移系数,并通过系数,分析校核了大型栓接储罐的罐顶螺栓接头及优化了罐壁螺栓接头。研究表明,膜顶栓接储罐罐顶连接部件处的螺栓受剪切力作用,连接螺栓为承压型连接;钢顶栓接储罐罐顶连接部件的螺栓未受剪切力作用,连接螺栓为摩擦型连接;螺栓连接接头处可几乎实现等强要求,等强比例因子在0.45～0.6左右。结合大型栓接储罐中螺栓接头特点与等效分析,形成了罐顶螺栓接头分析方法及罐壁螺栓接头优化方法。基于数值模型分析了结构参数、工况参数对大型栓接储罐罐体应力、变形与罐顶螺栓力的影响,同时对钢顶栓接储罐分析了各参数对主梁压力的影响,设计了正交试验分析了各结构参数对大型栓接储罐的应力与变形的影响程度,确定了最优方案。分析得出,对于膜顶栓接储罐,中心立柱高度对膜顶栓接储罐应力与变形均有较大的影响,对于钢顶栓接储罐,底层罐壁厚度对应力影响较大,环向角钢角度对变形影响较大。对按优化方案加工制造的罐体进行现场安全监测测试,测试结果验证了数值分析与优化的可靠性。本文结合大型栓接储罐的结构特点,解决了大型栓接储罐的建模问题,分析了罐体危险点与螺栓接头强度,为大型栓接储罐设计优化提供了思路与理论支撑。