發(fā)布時(shí)間：2017-08-22 19:08

  本文關(guān)鍵詞：10萬(wàn)m~3浮頂罐在罐底沉降及風(fēng)載荷作用下的屈曲行為分析與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 浮頂儲(chǔ)罐 平面傾斜沉降 諧波沉降 屈曲 抗風(fēng)環(huán)梁 試驗(yàn)研究

【摘要】：10萬(wàn)m~3變壁厚浮頂儲(chǔ)罐是目前我國(guó)石油和化工領(lǐng)域使用最廣泛的儲(chǔ)存裝置。由于儲(chǔ)罐容積大且多數(shù)建立在地基比較松軟的沿�；靥畹貐^(qū),在儲(chǔ)罐底部通常產(chǎn)生一定程度的不均勻沉降。同時(shí),建立在沿海地區(qū)的儲(chǔ)罐極易遭受風(fēng)災(zāi)。當(dāng)罐底不均勻沉降值或罐壁所受風(fēng)載荷達(dá)到一定值時(shí),極易造成儲(chǔ)罐殼體的屈曲現(xiàn)象。本文將罐底沉降形式分為罐底平面傾斜沉降和罐底諧波沉降兩種方式對(duì)實(shí)際儲(chǔ)罐模型進(jìn)行數(shù)值分析,同時(shí)對(duì)帶有與實(shí)際儲(chǔ)罐相同結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)環(huán)梁的浮頂儲(chǔ)罐進(jìn)行風(fēng)載荷作用下的屈曲行為分析。最終通過(guò)設(shè)計(jì)制作一套儲(chǔ)罐沉降實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)儲(chǔ)罐模型進(jìn)行試驗(yàn)研究,對(duì)比數(shù)值分析與試驗(yàn)研究的分析結(jié)果,從而驗(yàn)證有限元仿真的可靠性。本文主要工作如下：(1)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)儲(chǔ)罐罐底諧波沉降的研究比較多,對(duì)罐底平面傾斜沉降的研究略有不足。本文通過(guò)對(duì)罐底施加平面傾斜沉降,分析罐壁應(yīng)力及變形情況并得到空罐及不同液位下的極限沉降值。通過(guò)與規(guī)范中的允許值對(duì)比,發(fā)現(xiàn)規(guī)范中的允許沉降值過(guò)于保守,通過(guò)有限元分析發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐在罐底平面傾斜沉降下能夠承受比規(guī)范中所規(guī)定的更大的沉降值。(2)分析了儲(chǔ)罐在罐底不同波數(shù)諧波沉降下的屈曲行為,并且分別對(duì)比儲(chǔ)罐在罐底諧波沉降下有無(wú)罐頂包邊角鋼以及罐內(nèi)液壓對(duì)罐壁屈曲行為的影響。得出在罐底不同波數(shù)沉降下罐壁的屈曲模態(tài)形式有所不同,對(duì)應(yīng)的極限諧波沉降值也會(huì)產(chǎn)生變化。(3)對(duì)比分析10萬(wàn)m~3變壁厚浮頂儲(chǔ)罐在有無(wú)抗風(fēng)環(huán)梁條件下受風(fēng)載荷作用時(shí)儲(chǔ)罐罐壁的屈曲模態(tài)。得到在不同條件下儲(chǔ)罐能夠承受的極限風(fēng)載荷值,并給出儲(chǔ)罐受風(fēng)載荷作用發(fā)生罐壁屈曲時(shí)的危險(xiǎn)位置,給儲(chǔ)罐在實(shí)際建造以及使用中一些合理化的建議。(4)通過(guò)搭建的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)儲(chǔ)罐在罐底諧波沉降下罐壁的力學(xué)性能進(jìn)行分析。試驗(yàn)測(cè)得罐壁模型上的應(yīng)力分布情況以及罐壁的徑向變形值。初步了解罐壁材料在彈性范圍以及材料進(jìn)入塑性屈服階段的罐壁力學(xué)性能。對(duì)比數(shù)值分析與試驗(yàn)結(jié)果,從而驗(yàn)證有限元仿真的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：浮頂儲(chǔ)罐 平面傾斜沉降 諧波沉降 屈曲 抗風(fēng)環(huán)梁 試驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ053.2;TE65
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 1 緒論14-28
• 1.1 研究背景與意義14-20
• 1.1.1 石油儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)與分類16-17
• 1.1.2 罐周沉降形式17-20
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.2.1 早期研究20
• 1.2.2 儲(chǔ)罐整體不均勻沉降下的屈曲行為研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 儲(chǔ)罐諧波沉降下的屈曲行為研究現(xiàn)狀21
• 1.3 殼體結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究21-23
• 1.3.1 殼體結(jié)構(gòu)的基本假設(shè)21-22
• 1.3.2 殼體屈曲的基本理論22
• 1.3.3 殼體結(jié)構(gòu)初始缺陷敏感性22-23
• 1.4 圓柱形薄殼理論基本方程23-26
• 1.4.1 薄殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的基本方程23-25
• 1.4.2 圓柱形殼體的無(wú)矩理論25-26
• 1.5 課題來(lái)源及內(nèi)容26-28
• 1.5.1 課題來(lái)源26
• 1.5.2 本文研究?jī)?nèi)容26-28
• 2 10萬(wàn)立方米變壁厚浮頂儲(chǔ)罐在平面傾斜沉降下的屈曲行為分析28-43
• 2.1 非線性有限元軟件ABAQUS的介紹28
• 2.2 10萬(wàn)立方米浮頂儲(chǔ)罐的平面傾斜沉降非線性屈曲分析28-30
• 2.2.1 線性屈曲與非線性屈曲28-29
• 2.2.2 弧長(zhǎng)法的基本原理29-30
• 2.3 儲(chǔ)罐模型的計(jì)算參數(shù)30-31
• 2.4 載荷條件31-32
• 2.5 邊界條件32-33
• 2.6 有限元模型的建立33
• 2.7 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證33-34
• 2.8 計(jì)算結(jié)果的處理與分析34-42
• 2.8.1 空罐時(shí)儲(chǔ)罐罐底平面傾斜沉降屈曲分析34-37
• 2.8.2 空罐時(shí)儲(chǔ)罐罐底平面傾斜沉降罐壁應(yīng)力及位移分析37-39
• 2.8.3 罐底平面傾斜沉降與液壓協(xié)同作用下罐壁應(yīng)力及位移分析39-41
• 2.8.4 有限元分析結(jié)果與規(guī)范對(duì)比分析41-42
• 2.9 本章小結(jié)42-43
• 3 10萬(wàn)立方米變壁厚浮頂儲(chǔ)罐在諧波沉降下的屈曲行為分析43-62
• 3.1 力學(xué)模型的建立43-44
• 3.1.1 模型計(jì)算參數(shù)43
• 3.1.2 有限元模型的建立43-44
• 3.1.3 模型邊界及載荷條件44
• 3.2 10萬(wàn)立方米變壁厚浮頂儲(chǔ)罐在諧波沉降下的屈曲行為44-58
• 3.2.1 浮頂罐無(wú)包邊角鋼時(shí)在諧波沉降下的屈曲行為45-53
• 3.2.1.1 屈曲模態(tài)45-47
• 3.2.1.2 臨界諧波沉降值47-53
• 3.2.2 浮頂罐有液壓無(wú)包邊角鋼時(shí)在諧波沉降下的屈曲行為53-58
• 3.3 浮頂罐有無(wú)包邊角鋼時(shí)在諧波沉降下的屈曲行為對(duì)比分析58-60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 4 10萬(wàn)立方米變壁厚浮頂儲(chǔ)罐在風(fēng)載荷作用下的屈曲行為分析62-83
• 4.1 儲(chǔ)罐受風(fēng)載荷作用的研究背景及風(fēng)的特性62-65
• 4.1.1 儲(chǔ)罐受風(fēng)載荷作用研究背景62
• 4.1.2 風(fēng)的自然特性62-64
• 4.1.2.1 風(fēng)的形成原理和級(jí)數(shù)62-63
• 4.1.2.2 風(fēng)速與風(fēng)壓的換算63-64
• 4.1.3 風(fēng)載荷的周向分布64-65
• 4.2 無(wú)抗風(fēng)環(huán)梁的浮頂儲(chǔ)罐在風(fēng)載荷作用下的屈曲行為分析65-71
• 4.2.1 力學(xué)模型的建立65-66
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分66
• 4.2.3 邊界條件66-67
• 4.2.4 無(wú)抗風(fēng)環(huán)梁及包邊角鋼儲(chǔ)罐在風(fēng)載荷作用下的屈曲分析67-69
• 4.2.5 無(wú)抗風(fēng)圈儲(chǔ)罐在風(fēng)載荷作用下的應(yīng)力及位移分析69-71
• 4.3 有抗風(fēng)環(huán)梁的浮頂儲(chǔ)罐在風(fēng)載荷作用下的屈曲行為分析71-76
• 4.3.1 力學(xué)模型的建立71-72
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分72-73
• 4.3.3 邊界條件73
• 4.3.4 有抗風(fēng)環(huán)梁及包邊角鋼儲(chǔ)罐在風(fēng)載荷作用下的屈曲分析73-75
• 4.3.5 有抗風(fēng)圈儲(chǔ)罐在風(fēng)載荷作用下的應(yīng)力及位移分析75-76
• 4.4 有液狀態(tài)下帶抗風(fēng)環(huán)梁儲(chǔ)罐受風(fēng)載荷作用的分析76-80
• 4.5 對(duì)比罐頂抗風(fēng)環(huán)梁對(duì)儲(chǔ)罐屈曲行為的影響80-82
• 4.6 本章小結(jié)82-83
• 5 金屬浮頂殼體試驗(yàn)研究83-100
• 5.1 概述83-85
• 5.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c裝置的總體情況85-89
• 5.2.1 試驗(yàn)臺(tái)剛性平臺(tái)85
• 5.2.2 沉降產(chǎn)生裝置的設(shè)計(jì)85-87
• 5.2.3 儲(chǔ)罐模型的設(shè)計(jì)與制作87-89
• 5.3 試驗(yàn)過(guò)程89-91
• 5.3.1 應(yīng)變片的位置分布89-90
• 5.3.2 諧波沉降加載方式90-91
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果91-96
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元分析結(jié)果對(duì)比96-98
• 5.6 本章小結(jié)98-100
• 6 總結(jié)與展望100-102
• 6.1 總結(jié)100-101
• 6.2 展望101-102
• 參考文獻(xiàn)102-105
• 作者簡(jiǎn)介105

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本文編號(hào)：720865