地震动频谱特性对罐液体系地震响应的影响分析

基于拉格朗日方法建立考虑流固耦合效应的位移格式的运动方程,运用ANSYS建立立式拱顶储罐的三维有限元模型,分别选取短周期成分丰富(S1)、普通地震波(S2)和长周期成分丰富(S3)的三条天然地震波,分析了地震波频谱特性对液体晃动、罐底剪力、弯矩以及罐壁响应等结果的影响。研究表明,罐液体系自振频率存在两个明显频段,即液体晃动低频率段(长周期)和罐液耦联振动高频率段(短周期)。罐液体系的动力响应对地震波频谱特性的影响较为敏感。S3地震波卓越周期最接近罐液晃动周期,引起液面大幅度晃动,较其他增长4倍。罐液耦联振动对轴向应力响应影响最大,S1地震波卓越周期最接近罐液耦联振动周期,其引起罐底轴向压应力超过规范许用应力,出现明显"象足"屈曲变形。罐底剪力和弯矩受耦联振动影响最大,而液体晃动对其影响较小,地震激励仅引起液体表面少量单元产生对流运动。     

LNG储罐低温泄漏实验

本实验以1 200 mm×8 00 mm×2 000 mm预应力实验结构为研究对象,制成500 mm×250 mm×2 000 mm的304白钢内罐,通过连续注入-196℃液氮,采用实验和ANSYS Workbench软件仿真模拟两种方法,获得动态泄漏过程温度场和应力场分布,探寻温度场和应力场分布变化规律。结果表明:在整个泄漏实验过程中混凝土结构温度先略有上升,随后温度迅速降低至平衡,待储罐低温液体挥发后温度极其缓慢回升至原温度场;在数值仿真分析中,随着储罐内泄漏液面不断升高,实验混凝土结构温度场温度迅速降低,等效应力场急速增大;低温液体泄漏液面升高时,混凝土结构温度与混凝土测点距储罐水平距离呈五次多项式定量关系。     

泄漏工况下的LNG外罐温度场仿真研究

为研究LNG储罐泄漏后外罐温度场的变化,以16万m3LNG预应力混凝土全容式储罐为研究对象。借助有限元软件ANSYS下的FLUENT建立了储罐的保温层和外罐壁的二维平面模型。考虑储罐内液体动态泄漏过程中和泄漏完成后超低温液体对混凝土外罐的影响,对储罐的温度场进行了模拟分析。分析表明,泄漏后不同高度外罐壁温度变化与泄漏孔位置和孔洞大小有极大的关联。外罐壁温度先降低,后升高,最后达到平衡。在热保护角的作用下,底部外罐壁温度变化明显减小。在热保护角高度范围内,混凝土外罐壁在高度方向上存在温度梯度,温度从底部向上逐渐减小。     

长周期地震动作用下大型立式储罐晃动波高问题研究

大型立式储罐储液受地震作用晃动波高问题是储罐抗震设计的重要指标,该指标的设计是否合理直接关系到储罐在地震作用下的安全性能,特别大型储罐在长周期地震动激励下会产生大幅晃动,对储罐本身和周围环境构成重大威胁。因此,针对长周期地震动作用下立式储罐的晃动效应,本文进行了各国规范之间的对比、振动台试验、数值仿真的研究。结果表明:中、美、欧、日储罐抗震规范在适用范围、场地分类、设防基准和反应谱等方面存在差异,但规范波高计算值相差不大,满足了对中短周期地震动激励波高的设防要求,对长周期地震动激励波高设防明显不足;储罐在含有丰富长周期波形的地震波作用下,产生的试验波高较大,且随地震动峰值加速度的增加呈一定的线性增加;利用傅里叶谱卓越周期作为频谱特性参数来拟合波高具有可行性,并与激励波高由一定趋势的函数关系;选用傅里叶谱低频幅值占比率λ进行长周期地震波界定,并运用多阶振型叠加SRSS方法进行规范波高公式修正,计算结果对长周期地震动激励波高有较高的设防。     

近断层地震动对大型LNG储罐作用效应分析

近断层地震动对长周期结构威胁很大,而大型LNG储罐属于安全等级要求极高的液固耦合长周期结构,为研究各类近断层地震动对LNG储罐的作用效应,采用数值仿真方法计算了16×10~4m~3LNG储罐在不同种类近断层地震动激励下的地震响应,通过对比单向、双向和三向地震动作用下LNG储罐地震响应的差异,验证了对LNG储罐进行三向地震作用研究的必要性。此外,重点研究了在具有向前方向性效应、滑冲效应与无脉冲地震动作用下LNG储罐地震响应的特点。结果表明:含有较大速度脉冲和大位移的地震动会激发储液的剧烈晃动,进而对罐壁顶部产生巨大的冲击,导致罐壁顶部出现应力突变和位移超限,最终引起储罐的菱形屈曲或顶部附属结构物的破坏。     

冲击荷载作用下LNG储罐外罐力学性能数值仿真分析

为了解LNG储罐在导弹等飞行物冲击荷载作用下的力学性能,借助于CAE程序ANSYS/LS-DYNA,选择钢材和混凝土材料适用的本构模型,建立了导弹和16万方LNG储罐外罐模型,分析了导弹冲击作用下LNG储罐外罐的力学性能。结果表明:外罐所受的最大有效应力持续时间及扩散范围受导弹初速度的影响较大,但弹体质量的影响并不明显;储罐外壁中的预应力筋可对冲击起到一定的阻抗作用,但当冲击速度达到音速时,钢筋的抗冲击作用不明显;导弹冲击对罐壁影响范围有限,只会对LNG储罐局部区域产生破坏,对储罐穹顶有轻微影响,对罐底基本无影响。建议从战略安全角度对LNG储罐外罐进行设计时要考虑导弹等冲击偶然荷载的影响。     

引入SPH方法的储液罐地震反应分析

针对球形储罐,考虑其液固耦合作用,通过ABAQUS软件建立1 000 m3球罐有限元模型并对其进行地震反应的数值仿真分析。通过时程分析图及表格中的数据对比结果表明:与传统计算方法相比,在考虑液固耦合作用的情况下,球形储罐的顶点位移、竖向支反力以及支柱底部剪力等方面衰减较快,并且在数值上也小很多。     

基于试验模态分析的原油储罐损伤识别研究

基于试验模态分析的基本原理,对立式拱顶钢制原油储罐模型进行应变模态试验,考察了模态参数对原油储罐模型损伤程度和损伤位置的识别能力。试验分析表明,罐体结构在损伤位置相同的情况下,损伤程度越大,频率的衰减增大,但相对变化率的变化规律不甚明显;位移振型不能给出损伤的位置信息,振型差曲线可以识别出罐体损伤位置;随着模型内充水高度上升,结构频率呈下降趋势,反映了附加质量和附加阻尼的作用;罐内液体存在对损伤位置识别影响不大。     

光热电站熔盐储热罐地下通风系统的数值仿真

由于高温熔盐储热罐在运行过程中内部温度非常高，致使其底部很大范围内的土壤处于高热环境，各种热效应使得基底持力层的承载力和稳定性受到很大影响。为有效降低罐底土壤的温度，采用在罐底埋设通风系统的方法，使土壤在一定深度内，形成1个温度较低的恒温层。利用ANSYS软件对某光热电站的高温熔盐储罐的地下通风系统进行建模，对通风系统和土壤进行流固耦合传热分析，研究其散热效能及温度场分布特性，并计算出使罐底1.45 m处土壤温度降低到90 ℃以下的通风系统的工作参数，为实际工程中风机功率的选择提供参考。     

储罐爆炸抛射碎片对目标储罐的破坏概率研究

化工储罐爆炸产生的抛射碎片击中并破坏相邻罐体后,将引发多米诺效应。N guyen破坏概率模型认为,当罐壳受撞击后,残余壁厚小于某个临界值时就会被破坏,并假设该临界残余壁厚为定值,存在不合理之处。本文基于储罐壳体损失面积安全评价方法AP I 579,把撞击形成的复杂凹坑简化为圆锥形,分别针对圆柱储罐、球罐推导出圆锥形凹坑剩余强度系数的求解方法,并根据塑性失效理论确定了罐壳的临界剩余强度系数,由此建立了新的破坏准则。在此基础上,采用蒙特卡罗法进行模拟,建立了新的爆炸碎片对目标储罐的破坏概率模型,与N guyen模型相比,得出的破坏概率偏大,结果更为安全保守。通过对剩余强度系数与无量纲撞击深度和凹坑锥角的变化关系进行分析,证明N guyen模型中临界残余壁厚为定值的假设并不合理,而新的基于剩余强度系数计算的破坏概率更为准确合理。     

基于阻尼器反力墙体系的特大型LNG储罐控制研究

特大型液化天然气(LNG)储罐的固有频率通常介于2～10Hz之间,处于大部分地震运动的频率范围之内.在过去的几十年中,许多事故已经证明,储罐在地震作用下很容易遭破坏.使用隔震支座来减少储罐的地震作用已经被证明是非常有效的,但对于特大型LNG储罐,其连接组件对隔震层层问位移有严格限制,尤其是在软土场地中,桩水平抗力与隔震...     

大型储液罐的抗震性能分析及复合支座隔震研究

大型常压储液罐在地震作用下所受破坏将带来巨大的经济损失与次生灾害。为获取大型储液罐在地震作用下的响应并分析对其采取隔震措施后的效果,利用精细化有限元方法,建立了大型立式储液罐的模型,计算其振型,然后计算在不同储液量时,不同地震动作用下的储液罐地震响应,随后引入隔震支座,计算了隔震后的结构特性及地震响应,分析了隔震效率。结果表明,不同地震动作用下储液罐的地震反应有明显差异,随着储油量增加,其地震响应增大,满罐时的储液罐根部截面应力超过空罐时的2倍。利用铅芯橡胶隔震支座与滑动支座组合隔震后,能为结构带来较好的隔震效果,且随着储油量的增加,隔震效率随之增加,最大接近50%。     

含体积型缺陷加筋球壳拱顶的稳定性分析

当大型储罐拱顶出现体积型缺陷时,最常见的破坏形式是拱顶外压失稳破坏。因此,针对含体积型缺陷的加筋拱顶,对其缺陷发生的最不利位置及拱顶稳定性进行了大量的有限元计算,提出了含缺陷加筋拱顶临界失稳载荷的实用计算公式,以供建立含缺陷加筋拱顶的安全评定方法参考。     

GIS设备内部检查机器人的模块化设计及实现

由于GIS设备内部存在缺陷或故障需要进行检查时，GIS罐体较长、管径细小，采用人工的方法无法有效查看内部状态并难以进入内部进行检修作业，因此本文研究了GIS设备内部检查机器人，采用模块化设计并实现了柔性机械臂功能、异物清扫功能及环境感知监测功能的模块化替换，可根据不同的作业场所选择对应的机器人功能模块进行内部工作。在实验室搭建了GIS设备罐体进行功能模块实验验证，实验结果表明：柔性机械臂模块旋转角、弯曲角满足GIS内部复杂环境作业要求，异物清扫模块能够完全清理GIS腔体底部的不同类型微小异物，环境监测感知模块可实现罐体内O2、H2S、SO2成分检测，确保机器人在110 kV及以上GIS设备内部发挥效用。     

计算机模拟在火灾科学与工程研究中的应用

计算机模拟技术尤其是场模拟技术是近年来发展完善的高新技术,在许多工程领域和基础研究方面得到广泛应用。但其在大灾科学和工程领域的应用研究刚刚起步。本文在介绍场模拟基本方法的基础上,重点介绍了场模拟方法中大涡模拟技术的基本理论和方法,并将其引入火灾动力学的研究中。列出了火灾动力学大涡模拟的基本方程、湍流模型、燃烧模型和幅射模型。并用此方法模拟了油罐区火灾动力学演化实例,据此可提出更有效的控制和补救措施。 通过利用场模拟方法中的大涡模拟技术研究典型工业重点火灾危险源——油罐区火灾动力学演化实例,可以看出场模拟技术在安全工程领域方面的发展前景。预计它将成为安全工程领域中的安全管理、危险性评估以及安全事故处理决策支持等的有效手段。     

Surveillance for adverse health effects following a chemical release in west virginia

On 11 August 1985, a large inadvertent release occurred from a chemical manufacturing plant in Institute, West Virginia. The emission was related to overheating of a storage tank that contained chemicals for the production of aldicarb, a cholinesterase inhibiting pesticide. As a result of this emission, 136 persons were treated in five local emergency rooms, 29 of whom were hospitalized for one or more days, mostly for observation. No fatalities resulted. Interviews with treated persons and non-treated community residents confirmed that the health effects were transient and compatible with exposure to irritating vapors rather than with exposure to methyl isocyanate (a chemical used in the process) or to aldicarb. Only 5% of the treated persons and 5% of the community residents surveyed were adequately warned of the emission by the plant siren. Because persons in the nearby community are potentially vulnerable to chemical injury, we recommend the development of an improved warning system, a formal evacuation procedure, and other measures to limit exposure of persons in this area in the event of a future release.     

X射线成像系统辅助设备的研发与应用

由于垂直布置的 GIS 设备、罐式断路器及瓷柱式断路器等开关类设备安装位置较高, 现有 X 射线成像系统自带辅助装置在高度和角度上不能满足现场 X 射线成像检测需求。本文开发了一种高度、角度可调的移动式 X 射线成像系统辅助设备,并成功应用于 330 kV 瓷柱式断路器 X 射线成像检测中。应用结果表明:该装置不仅提高了 X 射线成像检测的效率,而且保证了试验人员安全性,为 X 射线成像检测技术的推广应用提供了帮助。