大型储罐壁厚计算的探讨分析

1　前言储罐的设计越来越趋向大型化 ,能够合理、科学、安全地设计、制造和使用大型储罐 ,显得越来越重要。本文就大型储罐壁厚的计算 ,从计算方法、操作和充水试验时的许用应力、焊缝系数的选取等几个方面对中国标准ＳＨ3 0 46和美国标准ＡＰＩ65 0进行了分析和比较。2　设计计算方法ＡＰＩ65 0中储罐壁厚计算有两种方法 ,“一英尺”法和变设计点法。“一英尺”法 ,是以高出每圈壁板下端 0 .3ｍ (约为一英尺 )处作为一个固定的设计点进行计算。用“一英尺”法计算壁厚时 ,对直径较大的储罐 ,壁板的实际应力与许用应力相差较大。一般情况下 ,最下两圈壁板的实际应力接近按 2 /3屈服点取的许用应力或略有超过 ,而上面几圈壁板的实际应力均比许用应力小 ,显得有些保守 (最上面几圈壁板的名义厚度不是计算壁厚所确定 ,而是由刚度等因素所决定 ,本文所述不涉及这几圈壁板。以下同 )。变设计点法是以壳体的弹性移动为基础 ,这种方法考虑了罐底板的约束对罐壁受力的影响以及较厚的下层罐壁对较薄的上层罐壁的影响 ,从而使每圈壁板的最大应力点位置上移 ,其核心就是力求找出各层壁板的最大受力点 ,每一圈壁板都采用可变的设计点计算壁厚 ,...     

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。     

贮液回转壳水弹性结构在任意荷载(或地震波)作用下的动力反应与地震反应

目前,国内外在贮液罐水弹性动力计算上虽有不少研究成果,但多半是停留在自振特性的研究上和壳壁呈刚性的假定上。作者在以前论文中,曾对贮液回转壳按反应谱理论进行了抗震分析。本文是它的继续。由于反应谱谱值只能提供一个最大值,所以它不能反映结构随时间变化这个重要因素,这是反应谱理论当前存在的主要问题。本文决定利用前已算出的水弹性结构自振频率和振型,按振型迭加方法来算任意地面运动时程曲线下水弹性结构地震反应。本文编制的计算程序可以在国产TQ-16机、709和719等机器上,进行大型贮液罐的振震计算与研究。 之后对水电部东北勘…     

大型落地式圆形粮食钢板筒仓设计方法研究

大型落地式圆形粮食钢板筒仓应用广泛但缺乏正确设计方法的指导.针对大型落地式圆形粮食钢板筒仓,分别按照《粮食钢板筒仓设计规范》(GB 50322-2011)中的简化计算方法和有限元整体分析法对钢板仓主要受力构件——仓壁和加劲肋的强度及稳定进行计算.对比两者的分析结果后指出:简化计算方法所得仓壁应力值和加劲肋应力值均高于有限元方法的计算结果.     

液力平衡式新型油罐设计与影响因素研究

为了突破油罐大型化发展中因钢板使用厚度带来的限制,国内提出液力平衡式新型油罐的概念。针对这一结构,采用API650标准中的变点法进行罐壁厚度设计计算与探讨。并利用有限元模拟方法进一步分析平衡液高度对油罐的影响,结果可知,平衡液高度对罐壁设计厚度和罐体应力分布有明显影响。得出在钢板使用厚度允许范围内,平衡液高度并不是越高越好,平衡液高度取主罐壁设计液位的一半最为合理。     

柱壳应力的有限条分析

本文提出了利用有限条法对柱壳进行应力分析的通用计算方法。本方法适用于变壁厚柱壳在各种外载荷作用下的应力场和位移场的分析，而且可适用于各种边界条件。文中算例与经典解析解相比，结果令人满意。     

油罐整体举升中力与应力经验公式的推导

现场实验证明，单点提升力和罐壁受力点的应力状况直接关系到油罐举升的安全．为了解决设计和实施油罐举升方案过程中对提升力及罐壁受力点的应力值进行快捷的科学估算问题，以大量的实测数据和现场经验为基础并结合理论计算，对油罐举升过程中力的问题进行了深入的讨论，并对提升力和应力经验公式的推导进行了尝试．在综合修正系数和不均衡系数的求解过程中，尽可能地包容了现场的多种因素．     

弹性圆柱形储液罐地震反应的有限元分析

本文根据变分原理,利用有限单元法分析在水平地震运动作用下圆柱形弹性储液罐的动力反应。所设计的计算机程序能相当精确地计算固有频率、主振型和动力历程反应。例如:液面波高、各时刻的液动压力和罐壳位移。文中把液罐耦合振动系统考虑为液体和壳壁二者都振动。可以把液面无波动的液罐耦合振动系统及罐壳在刚性假设下,只有液面晃动引起压力振动的液晃动系统,考虑为一般液罐耦合振动系统的两个特例。从使用程序计算的数值算例中可看出:液罐耦合振动系统的固有频率明显地分为两个频区:高频区——包舍所有“壳振动”的固有频率,它近似等于上述第一种壳振动情况相应的固有频率;低频区——包含所有“液晃动”的固有频率,它近似等于上述第二种液晃动情况的相应固有频率。但是,关于动力历程反应,由液罐耦合系统所得的值,既不同于上述两种特例所得的值,也不同于这两种特例相应值的叠加。     

大型储罐抗风稳定垂直风压的计算方法

国内大型储罐的设计标准主要是GB 50341和API 650,GB 50341新版本标准内容与前一版本发生了很大的改变,对新版本标准内容逐条解读对今后储罐设计具有重要的意义。该文结合API 650和GB 5009-2012,对垂直风压的取值进行了探讨。推导出了垂直风压对罐壁罐底接合点倾倒力矩的计算方法,为油罐设计提供了重要参考。     

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。     

剪切变形对厚壁圆形贮液池的影响

将池壁厚度较大的圆形贮液池当作中厚壳圆筒,考虑剪切变形的影响,建立贮液池结构分析的中厚壳理论,其微分方程与Winkler地基上Timoshenko梁的微分方程一致,当贮液池池壁剪切刚度取无穷大时,其可退化成相应薄壳理论,是一个通用模型.利用初参数法,推导微分方程的解和有限元列式,分析底部固结、顶部自由圆形贮液池在三角形分布荷载和池顶弯矩作用下,其环向力系数、弯矩系数随池壁厚度、高度的变化,并与不考虑剪切变形影响的计算结果进行比较.数值计算结果表明:在圆形贮液池中考虑剪切变形影响的挠度等计算结果偏小;壁厚越大,计算结果越小;剪切变形对环向力和径向位移的影响比对弯矩和剪力的影响大,其影响程度与贮液池结构、边界条件及作用荷载形式有关.     

大型多支承回转窑筒体支承力的有限元解法

研究给定位移下筒体支承力的有限元通用解法. 该法针对筒体结构重复性强的特点, 引入多重子结构技术, 使筒体有限元计算的工作量大大减少;通过将筒体轴线偏差转化为筒体支承力计算中的给定位移, 灵活地计入轴线偏差对支承力的影响;通过定义等效密度, 将窑皮、扬料板等的重力引起的载荷自动转化到其作用区域的体积上, 大大减小了载荷处理的工作量. 以中铝公司河南分公司2号窑为例, 应用均匀设计法设计给定位移下筒体支承力的计算方案, 并进行一系列有限元数值计算. 通过对数值计算结果的回归分析, 得出筒体垂直方向支承力、水平方向支承力与轴线偏差的关系式.     

可渗透弹性悬臂梁式薄板横向绕流变形分析

采用相容拉格朗日-欧拉法,求解可渗透弹性悬臂梁式薄板在理想流体横向绕流下的小变形问题。通过具体算例,分析了流速、板的几何尺寸及渗透参数对可渗透弹性悬臂梁式薄板挠度、应力大小的影响。假设弹性薄板的孔很小且均匀分布,不会对其弯曲刚度及外部流场产生影响,忽略小孔所造成的阻力。根据弹性薄壳理论和接触面动力学方程得到可渗透弹性梁式薄板的变形方程。利用线性渗透关系式及质量守恒定律求解薄板的阻滞压力。采用泰勒展开方法得到挠度函数和引起薄板变形的流体势函数待定参数的方程式,解方程求出待定参数,即得到薄板横向绕流发生小变形的挠度,进而可求出应力分量。     

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。     

纤维增强薄壁注塑件翘曲变形耦合有限元分析

基于耦合有限元分析方法，运用模流分析软件Moldflow和结构分析软件Abaqus进行联合仿真，计算了脱模后薄壁塑件的应力分布和翘曲变形情况，并通过对比验证了该方法的有效性，随后考察了主要工艺参数和壁厚对翘曲变形的影响。研究结果表明：随着翘曲变形的产生塑件内的残余应力随之减小；在考察的工艺参数范围内，壁厚是影响翘曲变形的主要因素，随着壁厚的增加，翘曲变形量减小，而工艺参数对翘曲变形的影响则相对较小；但随着壁厚持续增加，因塑件刚度的增加，壁厚对翘曲变形的影响程度随之减小。该结果与文献结论一致。     

最小二乘配点法解壳体弯曲问题

本文用最小二乘配点法分析弹性壳体弯曲问题。采用了加权残数法中的混合法—事先既不满足壳体弯曲定解微分方程式亦不满足边界条件,所选试函数为文献[1]中提到的双重幂级数。对于4边简支圆柱壳,其数值计算解与经典解析解误差不超过1.5％;对于悬臂圆柱壳,取其特例一悬臂效分析时,其结果与解析解误差亦不大。用本法可以编制出壳体弯曲问题的通用计算程序。     

平流层平台柔性飞艇结构弹性分析理论

基于工程弹性理论,对平流层平台柔性飞艇进行了结构分析.分别运用无矩薄壳理论和虚功原理推导了柔性飞艇应力和总体变形的计算式;将薄膜充气梁挠度计算式进行推广,运用叠加原理推导了柔性飞艇总体变形的解析表达式,计算结果验证了变形计算方法的正确性.给出了飞艇正常设计极限状态临界弯矩与最小气压计算公式.最后,对25 m验证飞艇进行计算,得到了浮心、重心等参数,进行了柔性飞艇的最小压力设计,讨论了飞艇承受的弯矩及其作用下的变形,为验证飞艇的设计提供依据.     

弹性薄球壳大形变接触问题的研究

分析了弹性薄球壳之间及其与刚性板之间的接触大形变问题。文中将大挠度非线性同题转化为一系列小挠度线性问题来求解,方法简单而有效。对两种接触系统的载荷与位移关系进行了一系列实验,理论与实验结果相当符合。     

超薄水泥混凝土路面结构设计方法

超薄水泥混凝土(Ultra ThinWhitetopping,简称UTW)路面由于其板厚和平面尺寸的特殊性,尚无一套适宜的路面结构设计方法。在对UTW路面结构荷载应力和温度应力利用有限元法进行计算分析的基础上,提出了UTW路面结构设计方法。采用贝克曼梁或落锤式弯沉仪(FallingWeightDeflectometer,简称FWD),测定旧沥青路面表面回弹弯沉,计算综合回弹模量,来评价旧沥青路面承载能力,并推荐控制标准值为当量回弹模量宜大于188MPa。路面板的疲劳断裂是UTW路面的主要破坏模式,据此提出以控制行车荷载反复作用在板内所产生的荷载疲劳应力不大于混凝土弯拉强度作为路面板厚度设计的标准。确定了结构设计参数及路面板厚度计算方法。