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立式储罐是石油储备过程中的重要设施。随着当前我国经济的飞速发展,储液罐在石油、化工企业的应用范围越来越广泛。由于多用于存储各种原油等危险化学用品,立式储液罐的破坏不仅可能造成石油、化工企业的直接损失,还会造成范围更大、强度更大的次生灾害,因此对储罐的安全性能的研究工作得到了很多学者的高度重视。目前,储油罐的发展趋势为薄壁、基础浮放和体积大型化。大型储油罐多数为外浮顶储罐,而且整个罐结构直接浮放在基础上,这种设计方式虽然较大程度降低了制造成本,但很容易在地震作用下出现各种破坏。深入研究大型立式浮顶储罐的地震动力响应,对确保这些储罐在使用期间的安全运营具有十分重要的意义。本文利用大型有限元数值仿真软件ADINA,在模态分析的基础上,考虑结构-储液间的流固耦合效应,对大型立式薄壁圆筒形储液罐的简化模型进行了地震响应分析,主要包括以下几个方面的研究工作:
1.对国内外学者的研究工作作了归纳,总结了对储油罐在简化模型、数值仿真研究、实验研究和规范标准等方面的工作进展与研究成果,并指出当前尚未得到解决的一些问题;
2.建立了最大容量为15万立方米的大型立式圆筒形储液罐有限元模型并分析了液面晃动固有特性和流固耦合固有特性,并研究了不同液面高度和不同储液密度对储液罐固有频率的影响;
3.对锚固储液罐进行了地震响应分析,研究了在水平方向地震、水平和竖直方向地震同时激励下储罐的液面晃动波高、罐壁的动态响应以及罐底的受力情况,通过与规范中的计算结果对比验证了计算结果的可靠性,并得到了储液罐可能出现屈曲和破坏的区域;
4.对非锚固罐进行了地震响应分析,研究其在水平方向地震、水平和竖直方向地震同时激励下储液的晃动波高、罐壁的位移、应力变化情况及罐底提离等响应,并通过与锚固罐的结果作对比得到了非锚固罐可能出现的破坏区域以及罐底的提离形式。
1.对国内外学者的研究工作作了归纳,总结了对储油罐在简化模型、数值仿真研究、实验研究和规范标准等方面的工作进展与研究成果,并指出当前尚未得到解决的一些问题;
2.建立了最大容量为15万立方米的大型立式圆筒形储液罐有限元模型并分析了液面晃动固有特性和流固耦合固有特性,并研究了不同液面高度和不同储液密度对储液罐固有频率的影响;
3.对锚固储液罐进行了地震响应分析,研究了在水平方向地震、水平和竖直方向地震同时激励下储罐的液面晃动波高、罐壁的动态响应以及罐底的受力情况,通过与规范中的计算结果对比验证了计算结果的可靠性,并得到了储液罐可能出现屈曲和破坏的区域;
4.对非锚固罐进行了地震响应分析,研究其在水平方向地震、水平和竖直方向地震同时激励下储液的晃动波高、罐壁的位移、应力变化情况及罐底提离等响应,并通过与锚固罐的结果作对比得到了非锚固罐可能出现的破坏区域以及罐底的提离形式。