【摘 要】
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液化天然气(Liquified Natural Gas,简称LNG)是一种安全、清洁的新兴能源,LNG储罐应用日益广泛。然而,强震作用下,LNG储罐极易发生破坏,会对社会经济、环境及生命安全造成难以衡量的损失。为此,本文应用有限元分析软件ADINA建立了高阻尼橡胶隔震与非隔震储罐数值模型,开展了在近场地震激励下的抗震性能研究,主要研究内容如下:(1)用有限元软件ADINA对1000m~3立式储液罐
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(51678480、51578168); 陕西省教育厅专项科研项目(14JK1420); 西安建筑科技大学西部建筑科技重点实验室项目(K01343)
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液化天然气(Liquified Natural Gas,简称LNG)是一种安全、清洁的新兴能源,LNG储罐应用日益广泛。然而,强震作用下,LNG储罐极易发生破坏,会对社会经济、环境及生命安全造成难以衡量的损失。为此,本文应用有限元分析软件ADINA建立了高阻尼橡胶隔震与非隔震储罐数值模型,开展了在近场地震激励下的抗震性能研究,主要研究内容如下:(1)用有限元软件ADINA对1000m~3立式储液罐的有限元数值模型进行了模态分析,得到了晃动频率和振型、流固耦合频率和振型,探讨了各种参数对立式储液罐固有特性的影响,并对非隔震储罐模型进行了初步地震响应分析,将有限元结果和规范计算结果及经典Haroun-Housner法计算结果进行了对比,验证了模型的有效性。(2)以1000m~3立式储罐为研究对象,提出了一种高阻尼隔震支座,结合隔震支座的常用力学模型及适用情况,给出了高阻尼隔震支座力学参数计算公式,推导了支座橡胶的弹性模量与材料常数关系。基于ADINA有限元软件,分析了高阻尼隔震支座的力学性能,及高阻尼隔震储罐模型的自振特性。结果表明,高阻尼隔震支座使储罐体系的自振周期增长了1.64s,且振型多为上部结构的平动,减震效果较好。(3)对1:5的缩尺储罐模型进行了振动台试验研究。结果表明,隔震前储罐加速度、位移沿罐高度方向存在放大效应,隔震后放大效应显著降低,减震率在60%以上,减震效果较好。(4)对比分析了近、远场水平单向和水平-竖向地震作用下高阻尼橡胶隔震与非隔震储罐模型的动力响应。结果表明,近场作用下非隔震储罐的动力响应远大于远场作用下;高阻尼橡胶隔震支座在近、远场作用下均能有效降低储罐结构的地震响应,但对晃动波高控制效果不明显;水平-竖向地震下非隔震储罐响应放大;高阻尼橡胶隔震能有效降低竖向地震动通过流固耦合作用引起的水平响应。(5)采用ADINA对高阻尼隔震与非隔震储罐进行了有限元参数分析,研究了地震烈度、高径比、液面高度、隔震周期和隔震层阻尼比对储罐结构动力响应及减震效果的影响。将有限元结果与振动台试验进行对比,进一步验证了数值模型的可靠性。
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