本文關(guān)鍵詞：10萬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驗研究

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

【摘要】：10萬m~3變壁厚浮頂儲罐是目前我國石油和化工領(lǐng)域使用最廣泛的儲存裝置。由于儲罐容積大且多數(shù)建立在地基比較松軟的沿�；靥畹貐^(qū),在儲罐底部通常產(chǎn)生一定程度的不均勻沉降。同時,建立在沿海地區(qū)的儲罐極易遭受風(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,極易造成儲罐殼體的屈曲現(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實際儲罐模型進(jìn)行數(shù)值分析,同時對帶有與實際儲罐相同結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)環(huán)梁的浮頂儲罐進(jìn)行風(fēng)載荷作用下的屈曲行為分析。最終通過設(shè)計制作一套儲罐沉降實驗裝置,對儲罐模型進(jìn)行試驗研究,對比數(shù)值分析與試驗研究的分析結(jié)果,從而驗證有限元仿真的可靠性。本文主要工作如下：(1)目前國內(nèi)外對儲罐罐底諧波沉降的研究比較多,對罐底平面傾斜沉降的研究略有不足。本文通過對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。通過與規(guī)范中的允許值對比,發(fā)現(xiàn)規(guī)范中的允許沉降值過于保守,通過有限元分析發(fā)現(xiàn)儲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)分析了儲罐在罐底不同波數(shù)諧波沉降下的屈曲行為,并且分別對比儲罐在罐底諧波沉降下有無罐頂包邊角鋼以及罐內(nèi)液壓對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,對應(yīng)的極限諧波沉降值也會產(chǎn)生變化。(3)對比分析10萬m~3變壁厚浮頂儲罐在有無抗風(fēng)環(huán)梁條件下受風(fēng)載荷作用時儲罐罐壁的屈曲模態(tài)。得到在不同條件下儲罐能夠承受的極限風(fēng)載荷值,并給出儲罐受風(fēng)載荷作用發(fā)生罐壁屈曲時的危險位置,給儲罐在實際建造以及使用中一些合理化的建議。(4)通過搭建的實驗裝置對儲罐在罐底諧波沉降下罐壁的力學(xué)性能進(jìn)行分析。試驗測得罐壁模型上的應(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。對比數(shù)值分析與試驗結(jié)果,從而驗證有限元仿真的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：浮頂儲罐 平面傾斜沉降 諧波沉降 屈曲 抗風(fēng)環(huán)梁 試驗研究
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.2.1 早期研究20
• 1.2.2 儲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)的實驗研究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 圓柱形殼體的無矩理論25-26
• 1.5 課題來源及內(nèi)容26-28
• 1.5.1 課題來源26
• 1.5.2 本文研究內(nèi)容26-28
• 2 10萬立方米變壁厚浮頂儲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 10萬立方米浮頂儲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 弧長法的基本原理29-30
• 2.3 儲罐模型的計算參數(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)格無關(guān)性驗證33-34
• 2.8 計算結(jié)果的處理與分析34-42
• 2.8.1 空罐時儲罐罐底平面傾斜沉降屈曲分析34-37
• 2.8.2 空罐時儲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)范對比分析41-42
• 2.9 本章小結(jié)42-43
• 3 10萬立方米變壁厚浮頂儲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 10萬立方米變壁厚浮頂儲罐在諧波沉降下的屈曲行為44-58
• 3.2.1 浮頂罐無包邊角鋼時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 浮頂罐有液壓無包邊角鋼時在諧波沉降下的屈曲行為53-58
• 3.3 浮頂罐有無包邊角鋼時在諧波沉降下的屈曲行為對比分析58-60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 4 10萬立方米變壁厚浮頂儲罐在風(fēng)載荷作用下的屈曲行為分析62-83
• 4.1 儲罐受風(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 無抗風(fēng)環(huán)梁的浮頂儲罐在風(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 無抗風(fēng)環(huán)梁及包邊角鋼儲罐在風(fēng)載荷作用下的屈曲分析67-69
• 4.2.5 無抗風(fēng)圈儲罐在風(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)梁儲罐受風(fēng)載荷作用的分析76-80
• 4.5 對比罐頂抗風(fēng)環(huán)梁對儲罐屈曲行為的影響80-82
• 4.6 本章小結(jié)82-83
• 5 金屬浮頂殼體試驗研究83-100
• 5.1 概述83-85
• 5.2 試驗?zāi)Ｐ团c裝置的總體情況85-89
• 5.2.1 試驗臺剛性平臺85
• 5.2.2 沉降產(chǎn)生裝置的設(shè)計85-87
• 5.2.3 儲罐模型的設(shè)計與制作87-89
• 5.3 試驗過程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 試驗結(jié)果91-96
• 5.5 實驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果對比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
• 作者簡介105

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本文編號：720865