超低温作用下LNG储罐外壁变形分析

当LNG储罐内罐泄漏时低温液体直接与外罐混凝土接触,使外罐内壁与外壁之间形成明显的温差。分析了超低温作用引起的内外温差对整个结构内力的影响,得到了储罐外壁在超低温作用下温度分布规律及其变形规律。结果表明:超低温作用下LNG储罐外壁温度分布由内而外呈线性分布,罐壁的温度分布比较均匀;低温作用罐壁的变形比理想状态增大很多,且随内外温差的增大变形有所增长。     

直击雷作用下浮顶储罐的电压分布

制作了大型浮顶储罐的等比例模型,研究了储罐模型浮顶在直击雷作用下,使用1根和6根铜编织带时储罐浮顶中心、浮顶边缘、罐壁及罐底各点对地电压分布情况,还使用有限元电场分析软件对储罐罐体以及浮顶上的电压分布进行了计算.结果表明,增加铜带数量可以有效降低浮盘和罐壁间的电位差,从而在一定程度上减少电火花的产生.     

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。     

钢筋混凝土框架结构火灾反应分析

在钢筋混凝土框架模拟火灾试验和混凝土高温上本构关系试验基础上，根据不稳定抛弃讯理论和非线性直接刚度法，对钢筋混凝土框架在火灾进程中的温度反应和结构反应进行了非线性有限元分析。其中，考虑了钢筋的存在对温度分布的影响以及混凝土和钢筋在高温下的卸载规律对结构内力重分布所起的重要作用和高温瞬时徐主的影响。     

大型LNG储罐外罐环向预应力筋布置优化

大型LNG(液化天然气)储罐的外罐采用预应力混凝土结构,用来负责收集由于偶然原因从內罐中渗漏出的液化天然气。內罐在泄漏状态下内力分布和变形较为复杂。我国LNG事业起步较晚,国内对大型LNG储罐外罐的研究较少,尚不能完全自主设计大型LNG预应力储罐。为打破大型LNG储罐国外技术垄断,实现国内自主设计提供理论依据,以某16万m3LNG储罐为例,应用大型有限元软件ANSYS对內罐泄漏状态下的外罐进行有限元分析。根据內罐泄漏状态下外罐应力和变形规律,逐步优化外罐环向预应力筋配置。最终提出合理的环向预应力筋布置方案。     

火灾高温下轴心受压型钢混凝土柱的应力分析

利用通用有限元分析程序ANSYS10.0对轴心受压型钢混凝土柱(ACSRCC)在火灾高温下截面应力分布进行了数值模拟分析,获得了ACSRCC截面的应力场分布,并对2种结果进行了对比。基于不同材料应力的转换原理和叠加原理,提出了火灾高温下ACSRCC截面应力的数值计算方法,计算结果与模拟分析结果大致吻合。最后研究了型钢保护层厚度等因素对火灾高温下ACSRCC力学性能的影响规律。     

15万m3原油储罐方案优化设计

针对设计提出的3种储罐设计方案和已经实施的一套储罐方案,利用有限元程序进行了分析,这3种方案的总容积相同,但各段环板的高度和厚度有变化;采用大型非线性有限元软件ABAQUS,对4种方案的15万m3双盘式浮顶罐原油储罐的应力进行了分析,计算得出了储罐的应力分布;通过应力分析比较,确定比较合理的设计方案。对于确定的设计方案,使用相关规范进行了应力评价,罐环板能够满足要求。储罐底板应力比较小,边缘底板与侧壁焊接部位的内侧应力很高,应力值超过材料的许用应力,但将应力分类后,应力能够满足相关法规要求。     

钢结构整体抗火模型的建立与有限元分析

考虑火灾下工字型钢梁温度沿截面高度呈非线性分布,以某角楼实际三维框架为研究对象,利用ABAQUS对在静力载荷和温度载荷共同作用下的钢框架整体结构进行数值模拟与有限元分析．通过编写输入文件对工字型钢梁截面施加非线性温度载荷,探索了火灾下整体结构的力学特性和薄弱环节,分析了受火区域不同时整体结构在局部火灾作用下的应力分布规律及变形特点,更加真实地模拟出了钢结构整体的抗火性能,为更加合理的进行整体结构的抗火提供参考．     

大型LNG储罐在温度应力作用下热角保护厚度的计算

首先介绍了储罐隔热层的构造.通过理论推导,给出了隔热层、热角保护及外墙温度分布的计算公式.在此基础上,得出外墙温度应力的计算公式,并给出热保护角厚度设计的控制方程.最后对一工程实例进行分析,应用ADINA有限元软件,建立隔热层及外墙温度场计算模型,并进行热-结构耦合计算外墙温度应力.验证了公式的正确性.结果表明在内罐泄漏状态下,外墙温度应力很大,说明热保护角厚度的设计意义重大.     

大型非锚固原油储罐地基材料选用与应力分布规律研究

建立了大型非锚固原油储罐三维空间非线性有限元模型,采用罐底和地基材料接触单元的方法替代罐底和地基材料弹性杆单元的方法模拟罐底和地基材料的接触力。以一台新建15×104m3储罐为分析对象,分析了储罐采用不同地基材料以及采用不同地基材料不同分布的情况下,壁板、开孔边缘和大角焊缝应力分布规律。为大型原油储罐应力分布最优化,地基材料的排布和选用提供了理论依据。     

径流式涡轮三维温度场分析

高温径流涡轮承受很高的热应力,新一代的陶瓷涡轮由于燃气初温高,以及材料固有的热脆性,使温度场、热应力的研究在陶瓷涡轮的设计中更占有重要的地位。本文用三维有限元法分析了陶瓷和金属材料的径流涡轮温度场。为了确定热传导边界条件,作者用准正交面流线曲率法确定势流流场,接着用边界层能量积分方程计算了叶轮壁面的放热系数,从而建立了一个从径流涡轮流动计算到温度场分析的软件包。计算结果表明,温度梯度的最大值出现在近叶片根部。此外,气流出口处的轮毂部分温度梯度也较大。这些地方将是应力集中区。     

LNG储罐混凝土外墙地震响应分析

利用有限元软件对圆柱形LNG储罐混凝土外墙建立有限元模型,分别采用Taft波和人工波两种地震波对其进行地震响应模拟,实现了圆柱形LNG储罐混凝土外墙在地震波作用下的环向应力时程分析,得出地震波波形对储罐外壁的地震响应反应的影响,为实际工程提供理论依据和数值分析。     

冷弯型钢夹支薄板剪力墙在竖向荷载作用下抗火性能分析

为了得到冷弯型钢夹支薄板剪力墙的抗火性能,利用有限元软件ABAQUS建立7个夹支薄板剪力墙模型,分析了火灾下剪力墙的温度分布、轴压比、冷弯型钢边柱厚度和竖向加劲肋对墙体抗火性能的影响。研究表明,受火2h时,内嵌钢板温度为墙体最高受火温度的80％,边柱与竖向加劲肋背火面帽形截面腹板处的温度为受火面相应位置温度的1/4。随着轴压比的增大,墙体在火灾下的破坏位置上移,并由整体屈曲向局部屈曲转变。边柱壁厚对墙体的破坏形态与耐火极限有较大影响,建议选取边柱壁厚不小于2.5mm;有加劲肋的墙体可以利用加劲肋平衡钢板;过早屈曲所导致的不均匀拉力,对墙体在遭受火灾时产生的破坏具有一定的延缓作用。墙体发生弯曲的方向与边柱的承载能力有关,墙体发生弯曲时,边柱帽形截面的帽檐首先发生较大屈曲变形,随后全截面发生屈服。     

基于ABAQUS的电解槽温度应力快速分析

 针对电解槽在运行过程中常出现的因温度应力引起的裂缝问题,使用Visual Basic 编写了电解槽三维温度场及温度应力问题的有限元分析前处理程序,形成操作界面,仅需输入少量参数就能快速生成分析不同尺寸、不同材料、不同气候、不同液面高度下电解槽温度场及温度应力问题的模型输入文件,再用ABAQUS 有限元软件对模型进行分析。该程序操作简单,工作量少,适合于进行批量尺寸、批量工况下的电解槽应力分布的快速分析,通过温度场与温度应力的分布规律,分析影响其变化的主要因素,可为电解槽的设计和延长使用寿命提供理论指导。     

可降解下腔静脉滤器的生物力学性能及有限元分析

利用有限元分析和径向支撑力测试,分析不同支撑杆数目对新型生物可降解下腔静脉滤器（inferior vena cava filters, IVCF）的生物力学性能的影响。应用三维建模软件建立支撑杆数目为8, 10, 12的IVCF模型;通过室温拉伸左旋聚乳酸得到其应力-应变曲线,使用Abaqus软件模拟分析3种支架在压握和自扩张过程中的生物力学性能;同时将3种IVCF进行径向支撑力测试。结果表明,3种支架的应力峰值不同,但应力分布趋势相同;其径向支撑力随支撑杆数目的增加而减小,自扩张性能则与之相反;10杆IVCF表现出较好的综合力学性能,经压握后不仅有足够的径向支撑力,而且可以实现自我扩张,对血管壁的损伤最小。     

考虑温度影响的集成凸窗结构力学性能分析

夹心保温墙板集成凸窗结构广泛应用于预制装配式建筑结构中,在环境温度作用下,夹心保温墙板由于不锈钢连接件的存在,导致线膨胀系数不同的两种材质即连接件和混凝土协同变形,使凸窗结构内产生内力.利用有限元软件ABAQUS对某典型尺寸的预制夹心保温墙板集成凸窗结构进行重力荷载及温度作用下内力分析,得到了中间保温层温度变化梯度及连接件处应力分布情况,分析了考虑温度影响的凸窗结构力学性能.分析结果表明,在室内外温差较大时,夹心保温墙板连接件的应力均小于材料屈服强度,附近混凝土拉应力均小于对应强度设计值,凸窗整体结构不会出现明显损伤.     

基于弹性分析法的大型储罐罐壁应力计算

运用短圆柱壳挠曲线微分方程,基于变形光滑连续条件,建立用于计算大型储罐罐壁应力的弹性分析法力学模型,推导阶梯厚度壳轴向应力的计算公式,得到详细的计算过程。采用此方法,以容积为15×104m3大型储罐为算例进行验算,并对有限单元法数值计算结果和现场实测数据进行对比。结果表明,该方法能够较精确地计算罐壁应力,可以为罐壁设计与校核提供参考。     

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%.