近年来,由于全球变暖趋势日益严重,因此天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)等清洁能源作为传统能源的替代品,其需求量逐年激增,LNG储罐结构也随之得到更多的应用。然而近年来恐怖事件频发,鉴于LNG储罐结构的重要性与特殊性,储罐结构冲击失效及次生爆炸灾害势必带来生命和财产的重大损失。为此,本文基于LS-DYNA动力有限元分析平台,对冲击荷载作用下大型全容式LNG储罐的失效模式及失效机理进行了研究,为确保LNG储罐结构在重大灾害中的安全、减少灾后损失提供了理论依据,本文具体内容如下:(1)对文献提供的子弹撞击靶板试验过程及结果进行了有限元模拟,通过对比试验与模拟的击穿现象、子弹穿透靶板后的残余速度等,验证了本文冲击数值模拟建模及分析方法的适用性,并确定采用CSCM混凝土连续面盖帽模型;建立了160000m3全容式大型LNG储罐的精细化有限元模型,并探讨了罐壁预应力对冲击结果的影响程度,并综合考虑计算效率与结果精确性两方面因素,提出后续有限元模拟可忽略罐壁预应力影响的计算策略。(2)通过冲击物沿法线方向撞击穹顶中心,通过改变冲击物的初始动能,获得了LNG储罐混凝土外罐穹顶结构从轻微到严重逐级递增的破坏形态。根据穹顶结构的破坏特点定义了三种失效模式:局部凹陷、混凝土剥落、击穿破坏,并详细分析了各失效模式所对应的冲击动力响应。在此基础上,基于冲击下储罐的能量变化过程与特征,将整个冲击过程划分为能量施加、能量传递、能量转换及消耗三个阶段,并对比分析了每种失效模式下的失效机理。(3)基于大规模参数分析,获得了冲击物直径、冲击位置、冲击角度对储罐结构失效模式的影响规律,绘制了各种工况下储罐结构的失效模式分布图,并通过典型算例具体分析了不同冲击参数下结构动力响应的区别。此外,结合研究影响储罐失效模式分布的各项因素,基于能量特征给出了冲击下LNG储罐的损伤系数定义,并将其作为储罐不同失效模式的判别依据,确定了不同失效模式所对应的损伤系数取值范围。(4)分别建立庞巴迪挑战者850小型客机与Boeing757中型民航客机两种飞机模型,对罐壁、扶壁柱、环梁、穹顶等特殊位置进行冲击模拟,研究在飞机撞击下LNG储罐混凝土外罐的动力响应与破坏模式。此外,建立了穹顶内部带钢板网壳结构有限元模型,研究其对混凝土穹顶结构抗冲击能力的影响。