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水平地震作用下立式储罐的减晃试验研究分析

发布时间:2018-03-04 17:18

  本文选题:立式储罐 切入点:地震激励 出处:《东南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:立式圆筒形储罐是油田和石油化工及其相关企业广泛应用的容器,其多存储易燃易爆、有毒介质,在地震作用下常因内部储存流体晃动过大造成容器破坏,易导致火灾、泄露等次生灾害,对人类的生存和生态环境造成严重的影响,给国民经济造成严重损失。另一方面在立式圆筒形储罐的设计中,晃动波高作为储罐设计中的一个重要指标,这一点在多国规范中都有明确规定。其中我国《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》(GB50341-2014)[5]要求:固定顶油罐和浮顶油罐的设计最高液位到罐壁上沿的距离应大于液面晃动波高,可见晃动波高对储罐的罐高设计起着控制性作用,并且液体晃动过大会造成储罐发生“象足”和“菱形”屈曲等形式的破坏。因此,若能有效减小储液的晃动波高,将对储罐的优化设计和安全设计带来良好效果。为了抑制储罐内液体的晃动、本文以有机玻璃代替钢材设计了缩尺比为1:30的立式储罐模型,以减晃板相对宽度和相对位置作为待优化参数,以波高峰值、罐壁加速度响应、罐壁压应力峰值作为晃动响应衡量指标,对有、无减晃板的立式储罐内的液体在不同地震激励下的晃动响应进行了模型试验。试验结果表明:布置减晃板可以对储液的晃动波高起到一定的抑制作用,但其抑制效果受减晃板相对宽度和相对位置的影响较大。对于本试验模型,当相对宽度在0.125~0.175且相对位置在0.125~0.225时,减晃板的抑晃效果较好,罐底加速度得到了一定的抑制,并且能保证部分放大的罐壁压应力峰值远离规范限值;其次根据试验结果发现减晃板对短周期的Northridge波下的地震响应控制效果较好,加速度峰值与压应力峰值都得到了较好地控制,对于长周期的E1-Centro波与Taft波下的地震响应控制效果相对较差;最重要的是晃动波高的显著降低,使得储液高度的限制得到了“解放”,相比无减晃板的罐体,带减晃板的储罐液体高度可以被设计为更大的高度,这对提升罐体储量和提高占地利用率具有重要的意义。借助ADINA有限元软件建立有、无减晃板的储罐有限元模型进行数值模拟,数值模拟结果表明:当减晃板在距液面0.125~0.225倍的储罐高度且其宽度在0.15倍的储罐半径附近时,减晃板对储液晃动波高、罐底剪力及罐壁压应力都具有较好的抑制效果;减晃优化设计后,“象足”失稳区(接近罐底处)的罐壁压应力峰值得到了较为显著的抑制。将有限元计算结果与试验实测值对比分析,验证了ADINA数值模拟储罐内液体晃动响应的可行性及可靠性。在此基础上,利用有限元软件ADINA进行储罐多参数变化分析,根据数值模拟结果对考虑减晃板影响的储罐晃动波高进行理论分析,提出考虑减晃板影响的储罐内储液晃动波高衰减率的计算公式。另外由数据拟合得到的波高衰减率与减晃板相对宽度、相对位置呈较强的非线性关系,将公式计算结果与试验所测值进行对比,验证本文计算方法的正确性。
[Abstract]:......
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU311.3;TE972

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本文编号:1566584

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