【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,安全與環(huán)境要求的日益嚴(yán)格,化工園區(qū)已然成為化學(xué)工業(yè)發(fā)展的主流模式,它在帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),也帶來(lái)了較高的安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。由于化工園區(qū)設(shè)備布置相對(duì)集中,一旦發(fā)生設(shè)備的爆炸,產(chǎn)生的爆炸碎片往往成為化工園區(qū)引發(fā)多米諾爆炸事故的重要原因。多米諾事故是源目標(biāo)發(fā)生破壞失效時(shí)產(chǎn)生的熱輻射、沖擊波與碎片等危害因素而影響臨近裝置的現(xiàn)象。一旦引發(fā)臨近裝置的失效破壞造成區(qū)域內(nèi)的連鎖反應(yīng),其造成的破壞規(guī)模和經(jīng)濟(jì)損失將遠(yuǎn)超單個(gè)源目標(biāo)失效破壞所造成的損失。因此,對(duì)儲(chǔ)罐設(shè)備在受到爆炸碎片撞擊時(shí)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性開展系統(tǒng)的研究,為其失效與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供理論基礎(chǔ),具有重要的工程意義和理論價(jià)值。本文主要應(yīng)用數(shù)值模擬方法研究了工程上常用的球罐結(jié)構(gòu)與立式儲(chǔ)罐封頭結(jié)構(gòu)在碎片撞擊下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性。論文首先對(duì)球罐結(jié)構(gòu)在爆炸碎片撞擊下的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,得到了球罐結(jié)構(gòu)在碎片撞擊下的撞擊變形過(guò)程與規(guī)律(未穿透狀態(tài))。通過(guò)改變碎片形狀、撞擊速度、撞擊角度、轉(zhuǎn)速、質(zhì)量以及罐體內(nèi)壓等主要影響因素,系統(tǒng)研究分析了各因素對(duì)球罐撞擊變形的影響程度,模擬結(jié)果表明:不同形狀的爆炸碎片撞擊球罐將導(dǎo)致不同的撞擊效果,同等條件下立方體碎片對(duì)球罐的撞擊變形最大,球體碎片最小。球罐在受到碎片撞擊變形過(guò)程中,罐體內(nèi)壓力有助于提高球罐的穩(wěn)定性。碎片以不同的入射角撞擊球罐將導(dǎo)致不同的撞擊效果,在0~60°的范圍內(nèi),隨著入射角的增大,碎片對(duì)球罐的撞擊位移逐漸減小。當(dāng)碎片以飛行方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸時(shí),碎片轉(zhuǎn)速對(duì)球罐罐壁撞擊位移影響并不明顯。在發(fā)生貫穿現(xiàn)象時(shí),破孔形狀大小與碎片對(duì)球罐的最大投影面密切相關(guān),并且球體碎片造成的凹陷影響范圍最大。隨著撞擊角度的增加,破孔部位水平和豎直方向的距離均逐漸增大,但豎直方向的距離增幅較大。對(duì)不同壁厚的儲(chǔ)罐貫穿能量的研究表明,儲(chǔ)罐的臨界貫穿能量與壁厚存在較好的指數(shù)關(guān)系。同等條件下,壁厚越大,其所需的臨界貫穿能量越高。其次,考慮到工程實(shí)際中圓筒形儲(chǔ)罐封頭受碎片打擊的可能性較大,論文對(duì)立式圓筒形儲(chǔ)罐的封頭受到爆炸碎片撞擊時(shí)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,對(duì)其撞擊變形過(guò)程及封頭內(nèi)徑、長(zhǎng)短軸之比以及撞擊部位等主要影響因素對(duì)其撞擊變形的影響進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:在相同工況條件下,封頭長(zhǎng)短軸之比對(duì)抵抗碎片撞擊變形能力影響較大,長(zhǎng)短軸之比越大,碎片越容易擊穿封頭。封頭內(nèi)徑變化對(duì)抵抗碎片撞擊變形能力影響相對(duì)較小。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.221
【圖文】：

罐具有非常大的危險(xiǎn)性，保證儲(chǔ)罐的安全顯得尤為重要。薄殼結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)中的重要組成之一，在空間中呈三維受力狀態(tài)。薄有很多優(yōu)勢(shì)如受力合理、自重輕、造價(jià)低以及結(jié)構(gòu)形式多樣化等，在國(guó)跨空間結(jié)構(gòu)如車站、體育場(chǎng)館、展出中心、機(jī)場(chǎng)、影劇院、飛機(jī)庫(kù)、大工廠車間、煤棚與倉(cāng)庫(kù)等建筑中應(yīng)用廣泛[4]。儲(chǔ)罐作為一種典型的薄殼結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如石油、液、糧食、水泥等各種液體和固體的貯備。其中，石油化工業(yè)中的鋼制儲(chǔ)常見[5][6]。石油作為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源，儲(chǔ)備有限的石油資源已濟(jì)發(fā)展及應(yīng)對(duì)重大政治、經(jīng)濟(jì)危機(jī)的重要戰(zhàn)略，因而作為石油貯存的主儲(chǔ)罐的建設(shè)就變得尤為重要[7]。鋼制儲(chǔ)罐根據(jù)結(jié)構(gòu)幾何形式的不同可以歸納為三類：分別是立式圓柱儲(chǔ)圓柱儲(chǔ)罐和雙曲儲(chǔ)罐。其中立式儲(chǔ)罐是最為常見的一種類型如圖 1.1 所儲(chǔ)罐通常由儲(chǔ)罐底板、圓柱殼罐壁、頂蓋及其附屬構(gòu)件如角鋼、加強(qiáng)構(gòu)及平臺(tái)等構(gòu)成如圖 1.2 所示。按其罐頂結(jié)構(gòu)劃分，立式圓筒形儲(chǔ)罐又可頂儲(chǔ)罐和浮頂儲(chǔ)罐兩種類型[8]。

固定頂儲(chǔ)罐按罐頂?shù)男问接挚煞譃轫攦?chǔ)罐[9]。1）錐頂儲(chǔ)罐可分為自支撐錐頂和支于正圓錐體表面的罐頂。自支撐錐結(jié)構(gòu)強(qiáng)肋錐頂和加強(qiáng)肋錐頂兩種結(jié)構(gòu)。支撐勻沉陷的地基或地勢(shì)荷載較大的地區(qū)。2）拱頂儲(chǔ)罐的罐頂如圖 1.3（c）所自支撐拱頂又可分為無(wú)加強(qiáng)肋拱頂、有鋼板和加強(qiáng)肋以及由拱形架和薄鋼板構(gòu)的剩余壓力且儲(chǔ)存介質(zhì)蒸發(fā)量少，是一3）傘形頂儲(chǔ)罐是自支撐拱頂?shù)淖児揄斴d荷靠傘形板作用于罐壁上，傘形4）網(wǎng)殼頂儲(chǔ)罐，球面網(wǎng)殼頂?shù)闹黧w內(nèi)單層球面網(wǎng)殼圖 1.3（d）。當(dāng)罐頂受外撐作用。在罐頂受內(nèi)壓作用時(shí),則對(duì)包邊

4（c）拱頂儲(chǔ)罐 （d）網(wǎng)殼頂儲(chǔ)罐圖 1.3 固定蓋儲(chǔ)罐不同結(jié)構(gòu)形式（2浮頂罐可分為外浮頂儲(chǔ)罐和內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。1）外浮頂儲(chǔ)罐，這種罐的浮動(dòng)頂漂浮在儲(chǔ)液面上。浮頂與罐壁之間有一個(gè)環(huán)形空間，環(huán)形空間中有密封元件，浮頂與密封元件一起構(gòu)成了儲(chǔ)液面上的覆蓋層，隨著儲(chǔ)液上下浮動(dòng)2）內(nèi)浮頂罐，內(nèi)浮頂罐是在固定頂罐內(nèi)部再加上一個(gè)浮動(dòng)頂蓋。主要由罐體、內(nèi)浮盤、密封裝置、導(dǎo)向和防撞裝置、靜電導(dǎo)線、通氣孔、高低位液體報(bào)濕器等組成。內(nèi)浮頂罐與其他儲(chǔ)罐相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.密封效果好，能減少介質(zhì)的揮發(fā)。2.對(duì)儲(chǔ)存危險(xiǎn)介質(zhì)更安全。3.易于改造且造價(jià)低。4.對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。5結(jié)構(gòu)易于施工和維護(hù)[9]。

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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本文編號(hào)：2784724