固、液耦合储油罐的局部动力效应研究

对固、液耦合储油罐的地震局部动力效应，按有限元法考虑了回转壳的刚度阵及质量阵与容器中液体的刚度阵及质量阵的组合，推导了回转壳单元局部动力效应公式．并编制了计算程序。通过对储油罐的节点动位移、动内力的计算，发现储油簟的局部动力效应正比于节点加速度和单元连续质量：由于附连体质量的影响，储油罐的局部动力效应更为显著，这对工程设计是非常有益的。     

贮液罐结构水弹性抗震分析

本文按有限元法导出了回转壳的刚度阵和质量阵，并用有限元法与源汇法 相结合的方法导出了该容器中液体的刚度阵（重力引起的）与质量阵，把它们 相应地加在一起就可用于对贮液罐作水弹性抗震分析。同时，对文中两个具有 柱支承的贮液罐，因其在水平地震时其周向主要呈ｃｏｓθ变形，于是，可利用 “子结构”的概念来处理当回转壳轴对称性被破坏时所出现的富氏系数耦联问 题。最后，为了使贮液罐抗震分析得到简化，本文又在上面计算分析的基础 上，按梁变形理论对文中列举的三个具体算例进行了抗震分析。从而为一些较 复杂的水中工程结构的抗震分析提供了近似计算方法。 文后列举了三个算例的频率实测结果。     

贮油罐的局部动内力研究

运用四边形板单元的局部动内力计算模型，对一个固－液耦合振动的贮油罐在地震荷载激励下的动力响应作了局部效应分析。结果表明，考虑局部效应后在对贮油罐的抗震性能研究的计算结果得到明显提高，并且得到一些有意义的结论。     

带有弹性隔板的圆柱形贮箱内液体的晃动问题

贮箱内的液体晃动会影响航天器的稳定性。为抑制液体晃动，常在贮箱内布置一些隔板。研究了圆柱形贮箱内液体晃动和弹性隔板振动的耦合问题。在研究中考虑了自由液面边界条件，由于流体和弹性隔板的耦合边界条件比较复杂，在理论分析上有较大的困难。对防晃隔板的上下两部分中的液体分别采用不同的速度势函数，首次利用双势函数导出了耦合频率的方程。通过数值计算得到了基频随隔板位置及刚度变化的规律。     

贮油罐地震反应的有限元分析

贮油罐地震反应分析对于这类结构的抗震设计具有重要意义。本文根据流体流动的速度势理论、壳体变形理论,应用有限单元法,着重分析了高径比比较小的地面支承贮油罐(包括具有刚性浮顶的油罐)的固有频率和在水平地面加速度作用下的动力反应。结果表明,即使高径比较小,其柔性的影响也是不可低估的。     

大型油罐防火堤事故荷载分析计算

依油罐破裂时孔口所在高度不同，将罐体沿高度分作５个区段，分别进行了荷载计算，另外，针对大型贮油罐裂缝多发生在罐壁底部的特点，就防火堤内充满溢流液体的不利工况，通过有限元分析，探讨了防火堤内侧坡度对事故荷载产生的影响，给出了相应荷载分布曲线。     

空间网架结构弹塑性时程分析的关键技术

就弹塑性动力分析问题,针对空间网架结构陈述了其中的几个关键技术,并就恢复力模型问题首次提出了考虑杆件真实工作性态的模型多折线模型,在此基础上进一步推出结构的弹塑性刚度、团聚质量阵和阻尼阵．     

梁式结构非线性有限元分析及其在微型机上的实现

本文讨论梁式结构几何非性静力分析的有限元方法,推导了空间梁大位移切线刚度矩阵,研究了在微型机上实施的方法。为了提高计算效率,采取了分别管理单元线性刚度阵及非线性刚度阵、一次形成线性总刚度阵而多次修改总刚度阵、按内存资源自动分块法修改总刚度阵的策略。节省了计算时间及内存资源,从而在微型机上实现了结构非线性分析。在IBM-PC-XT、机上编制了结构非线性静力分析有限元程序NONDJ-W。给出了对梁、平面柔性刚架、空间柔性刚架的计算实例。有解析近似解的算例表明用有限元的计算结果具有一定的精确度。     

贮油罐的爆炸模拟试验

对大型贮油罐爆炸的危险性进行室内模拟试验。用乙炔/空气和液化石油气/空气作为模拟气体。将满罐充气和半罐充气点火爆炸,与不同药量的TNT炸药在罐中爆炸作对比,从而确定模拟气体爆炸气体TNT当量值。同时测定模拟防火墙位置上平均迎面、侧面和背面超压值。结果表明1×10~4m~3贮油罐爆炸时其威力量级为588kgTNT当量;满罐充气爆炸时,模拟防火墙上载荷为9.5kPa。本文对实际贮油罐爆炸威力进行了估算,其量级与实际结果相一致。     

无力矩顶油罐的抗震分析

计算分析无力矩油罐在强烈地震时的安全度,采用Housner简化计算方法验算油罐的稳定性,综合考虑液体静压荷载、水平地震荷载及由垂直地震加速度引起的罐体和液体压力增值,对无力矩顶油罐进行罐体抗震的稳定验算、强度验算及油罐上部节点强度验算.通过算例测定,现行标准不能使油罐在强烈地震时有可靠的稳定性,应对无力矩顶油罐增加相应措施才能达到抗震要求.     

大型储罐地震作用下罐壁抗失稳可靠度分析

大型储罐在地震作用下的典型破坏形式是"象足"屈曲破坏,而轴向压应力是"象足"屈曲破坏的主要因素。结合实际工程情况,运用大型通用有限元分析软件Adina对大型储罐在不同地震烈度、储液深度下的罐壁轴向压应力进行地震作用下的数值模拟,并运用可靠性分析的JC法,分析大型储罐不同储液深度、不同地震烈度下的罐壁抗失稳可靠度情况。结果表明:在同一地震烈度下,随着储罐储液深度的增加,储罐罐壁的轴向压应力将随之增大;大型储罐同一地震烈度下储液深度越大,罐壁轴向抗失稳可靠度越低;在实际工程设计中应该首先进行工程场地地震安全性评价,尽可能避开地震带。     

考虑土-结构相互作用的埋置式双层储油罐地震响应分析

传统单层钢制油罐由于埋地敷设,长期处于内外部腐蚀环境中,容易发生渗(泄)漏,从而造成土壤和地下水污染的事故,而双层FF和SF储油罐,防腐蚀性能好,使用成本低,强度能满足使用要求,安全性能较单层钢制储油罐表现优秀.本文考虑粘弹性边界和流-固耦合,建立了埋置式FF和SF双层储油罐的数值计算模型,研究了埋置式双层FF和SF储油罐的地震响应,并进行了参数影响分析.结果表明,罐体在液体填充条件下系统的动力响应明显大于无液体填充条件下系统的动力响应.近场地震作用下系统的动力响应比远场地震作用下系统的动力响应要大;储油罐体型越大其所受的动力作用越大;本文在模型分析与实际应用中发现FF和SF储油罐的动力响应相近,在未来工程实际中都有很好的应用前景、有较好的经济性和实用性.     

晃动分量对储罐地震响应的影响研究

基于Haroun模型,考虑罐壁液固耦联及罐体的平动和转动,将储罐体系简化为三质点体系力学模型,罐内液体质量等效为对流质量、脉冲质量和刚性质量,通过时程分析法计算储罐的地震响应,并与不考虑液体晃动分量影响的两质点体系的地震响应进行对比,分析晃动质量对储罐抗震的影响。以系列储罐为例,分析两种体系不同场地储罐的地震响应。结果表明：通过两质点体系模型计算的基底剪力和基底弯矩与三质点体系的计算结果相差不大,实际工程中,可以按照两质点进行计算分析;按照三质点体系模型进行计算能够得出液体的晃动波高,利于分析液体晃动对浮顶产生的影响,因此在进行储罐抗震计算时,将储罐简化为考虑液体晃动分量的三质点体系力学模型便于分析晃动效应。     

结构参数变异对框剪地震响应的影响

以随机有限元理论为基础,将框剪结构的刚度、质量、阻尼等结构参数为随机变量,通过求解随机有限元的递推方程,得到框剪结构各层的地震动力响应均值和标准差历时曲线,分析结构参数单独变异,以及同时变异对框剪结构地震响应的影响,研究结果表明,对框剪结构而言,结构参数的变异对响应的均值变化影响都不大,主要是增大响应的标准差,刚度的变异性将引起框剪结构的响应发生大幅度变异,质量的变异性影响稍小,阻尼的变异性影响不     

大型储液罐的地震反应分析

近年来地震频发,大型储液罐的抗震安全性则显得尤为重要.针对大型储液罐的地震反应进行了研究,首先建立了大型储液罐的有限元模型,然后对该模型进行模态分析得到大型储液罐的动力特性,最后通过地震激励得到大型储液罐的地震反应.通过结果分析表明,对于不考虑流固耦合的储液罐来说,不会出现"象足"失稳现象.研究为大型储液罐的抗震设计和抗震性能的研究提供了参考.     

钢制储液罐的Lyapunov特征指数及弹性动力失稳

为全面评估钢制储液罐在地震激励下的动力稳定性能,由压力-位移格式的流固耦合模型建立等效动力扰动方程,采用时变几何刚度矩阵参数化结构域抗力,修正广义扰动变量并实时调整向量模长,进而步进求解动态Lyapunov特征指数,分别在简谐地面加速度与地震激励下对某10万m3油罐进行动力稳定分析.结果表明:上述Lyapunov方法确定的动力不稳定域与Floquet方法基本一致;Lyapunov方法与B-R准则法计算的临界地震动峰值存在10%左右的最大相对误差;抗风圈有助于抑制动力不稳定域并提高临界地震动峰值.上述Lyapunov方法适用于二阶动力系统,可考虑地震持时影响且不限制地震波特性,大幅降低了动力稳定分析的计算成本并能满足工程应用精度.     

油船液货作业过程舱气状态实时仿真

采用大系统仿真的建模方法,将油船各个液货舱气相区作为节点置于液货气相管网中,构建一个大系统。在对液货气相管网采用管网有限元方法进行稳态建模和对油船所有液货舱气相区作为变质量系统实行动态建模的基础上,采用预报校正法来离散一阶非线性方程组,并根据工况特征来选择时间步长实现实时仿真各种液货作业中涉及船舶安全的液货舱气相区和气体管网系统中压力、温度、烃气浓度和氧浓度等舱气物性参数的动态变化。仿真结果符合客观实际并通过实测数据得到了验证。仿真研究为油船液货舱气相区乃至整个液货舱的状态控制和液货作业优化提供了理论依据和途径。     

多工况下油罐车罐体的轻量化设计

油罐车罐体约占整车质量的12%~24%,对其进行轻量化设计对降低发动机油耗、提高油罐车的操控稳定性等至关重要.然而,金属罐体结构已趋成熟,基于通用金属材料性能及其对应结构层面上的优化已难以满足当前高性能轻量化油罐车的需求.考虑到油罐车多工况工作条件,以及复合材料优异的力学性能和可设计性强的特性,构建了一种新型轻质复合材料罐体结构.基于参数化建模方法构建罐体的三维模型,并通过数值模拟方法详细研究罐体在静态和动态条件下的应力分布情况.通过模态分析来确定罐体的主要基本阶的固有频率和相应振型,为发动机选型提供参考依据.结果表明,在满足多工况性能要求的前提下,复合材料模型质量比钢材降低了64.1%,比铝材降低了19.8%.