地基沉降对石油储罐象足屈曲的影响

为优化大型石油储罐的抗震设计,针对大型非锚固外浮顶储罐,综合考虑地基、非锚固罐底、变壁厚、抗风圈等几何结构和材料特性等因素,采用有限元分析(FEA)法构建储罐全模型,分析地基沉降对罐壁象足屈曲临界载荷的影响;基于Fourier变换,通过若干阶谐波组合的形式模拟储罐地基沉降,分析地基谐波沉降前后储罐的径向变形、屈曲模态与屈曲强度,探明储罐地基单次谐波沉降的谐波次数、谐波幅值、谐波的波峰与波谷对象足屈曲临界载荷的影响。结果表明:地基谐波沉降在不同程度上降低了油罐的象足屈曲临界载荷。储罐象足屈曲临界压应力随地基谐波沉降幅值的增大而减小;相同沉降量下,随着谐波次数的增大,储罐抗屈曲的能力越来越弱。     

不同储存条件下LPG储罐泄漏事故危害范围的对比分析

为了研究LPG储罐泄漏危害范围的变化规律,本文在分析LPG储罐结构类型的基础上,针对LPG泄漏事故后果类型,结合危害范围的模拟方法,借助ALOHA软件,对常温压力储存和低温常压储存条件下LPG储罐泄漏事故及泄漏可能导致的火灾爆炸事故的危害范围进行模拟。结果表明:LPG储罐发生泄漏或泄漏导致火灾爆炸事故,常温压力储存条件下的危害范围大于低温常压储存条件下的危害范围;在同种储存条件下,蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸、泄漏扩散、喷射火所造成的危害范围依次变小。研究结果为现场指挥员制定决策提供量化依据,为国家综合性消防救援队现场处置提供数据支持,同时也为应急管理部制定预案提供参考。     

地基沉降及动水压对储罐屈曲强度的影响

大型油罐在地震载荷作用下的罐壁屈曲属于弹塑性变形失稳。为研究地基沉降对非锚固储罐屈曲性能的影响,基于Ramberg-Osgood本构模型,考虑储罐底板、壁板、加强圈、抗风圈、非锚固环墙式地基等实际几何结构因素,采用三维有限元模型(FEM)数值模拟非锚固储罐在谐波沉降下的屈曲行为,研究水平地震力下罐内液体的动水压力、地基谐波沉降的次数及幅值对罐壁屈曲临界压应力的影响特征。结果表明:在谐波沉降及动水压共同影响下,储罐屈曲发生的位置为壁板加强圈之间,罐壁变形呈现非周期性变化。地基谐波沉降、动水压均降低了储罐的屈曲临界压应力,且相同沉降量下,随着谐波次数的增多,储罐抗屈曲的能力越来越弱。     

大型储罐不均匀沉降及地震力作用下应力仿真分析

为了探究大型储罐在不均匀沉降、地震力以及二者耦合作用下的应力分布情况,利用Ansys/Workbench有限元软件对某5×10⁴ m³大型浮顶储罐进行了建模仿真。结果显示相较于理想工况下储罐的应力分布,不均匀沉降或地震力工况下储罐结构应力变化均较小,储罐相对安全;但双因素耦合作用下储罐会产生严重的应力集中,Mises应力最大值达835.03 MPa,已远大于材料强度极限值740 MPa,储罐已处于不安全状态,考虑地震力的不可抗性,大型储罐运行中应严格控制不均匀沉降变化范围。     

泥炭土地基条件下地下综合管廊沉降分析

当地下综合管廊地基下伏泥炭土夹层时,综合管廊的工后沉降有待进一步明确和探索.依托保山市某综合管廊工程,基于ABAQUS有限元软件,对地下综合管廊的施工回填过程与管廊正常工作阶段时综合管廊沉降规律进行数值模拟.考虑综合管廊地基土层出现3m厚泥炭土夹层及3m厚泥炭土夹层-粉质黏土交界段的情况,结果表明:相较于泥炭土采用摩尔...     

地基沉降下油罐罐壁的变形分析

储罐地基沉降常引起罐壁的几何变形,严重危害储罐的运行安全。基于地基沉降的实测数据,采用有限元方法研究地基沉降下大型浮顶石油储罐的结构变形响应。有限元模型中,综合考虑了环墙式地基、加强圈及肋板、抗风圈及支撑、包边角钢等实际结构,以及材料特性对罐壁变形的影响。采用Fourier级数将储罐地基沉降的实测离散数据拟合为若干阶谐波组合的形式,模拟地基单次谐波沉降对罐壁变形的影响,在此基础上,提出地基组合谐波沉降在最高液位下引起的罐壁径向变形公式,并与有限元仿真计算结果进行对比,结果表明,两者吻合较好,此拟合公式可普遍用于工程实践中10×10~4m~3大型储罐地基沉降引起的罐壁变形计算,评估在役储罐的运行安全。     

地基差异沉降下埋地管道的有限元分析与试验研究

利用大型数值模拟仿真软件ABAQUS对地基差异沉降下的埋地管道力学性状进行了分析,找出了管道受力较大的区域.采用电测法对地基差异沉降下的埋地管道受力状况进行现场测试,结果表明,有限元计算结果与试验吻合良好.对管道每隔一个月连续进行4次应力测试,得知地基差异沉降下管道所受的应力远小于管道材料的许用应力.分析了埋地管道受力影响因素.可以为地基差异沉降下埋地管道最大应力区的有效防护提供参考.     

喷射火灾环境下LPG储罐热响应规律模拟研究

为研究喷射火灾环境下,热流密度和受热位置两个主要外界因素对LPG卧式储罐热响应规律的影响,利用CFD软件建立喷射火灾环境下LPG卧式储罐热响应模型,以Birk等人的现场火灾实验来验证模拟模型的有效性。结果表明:储罐压力上升与热流密度成正比;在高热流密度情况下,热流密度的变化对罐内液相温度影响较小,最高温差为22 K,然而对罐壁温度和气相温度影响较大。高热流密度侵袭储罐时,加热位置对罐内压力影响较小,液相介质的汽化作用对压力上升起主导作用;不同加热位置对储罐热响应影响程度从大到小依次是:气液两相同时受热,封头部位受热,储罐底部受热。     

外焰加热条件下液化气储罐爆炸原因的定性分析

本文依据ＰＬＧＳ（ＰｒｅｓｓｕｒｅＬｉｑｕｅｆｌｅｄＧａｓＳｉｍｕｌｔｏｒ）仿真程序的结果,定性分析了外焰加热条件下液化气储罐爆裂的原因,即储罐内压力在安全阀打开后的上升,储罐壁内的热应力及高温引起储罐壁材料的软化。     

强风条件下大型储罐火灾的热辐射灾害影响

风速对火灾的发展过程有很重要的影响,目前国内外对强风条件下储罐区防火间距的规定尚不明确。利用FDS火灾模拟软件对强风条件下容积为10万m~3的大型原油储罐进行了火灾仿真模拟。分析了6级、8级、10级及12级强风作用下火源的热释放速率、火焰中心温度及热辐射强度的变化特征,得到了热辐射对普通人员、消防官兵及邻近下风向储罐的灾害影响程度。结果表明,随风速增大火焰热释放速率有增大的趋势,火焰中心温度不断降低,且高温区域高度不断下降。在强风作用下,火焰向下风向发展,下风向热辐射强度上升,导致下风向邻近储罐在热辐射的不断作用下有破裂泄漏的可能。对于常年有强风发生的地区,现阶段规定的10万m3油罐间的防火间距已不能满足储罐的安全性,应根据当地实际情况进行调整。     

外焰加热条件下液化气储罐爆炸原因的定性分析

本文依据ＰＬＧＳ（ＰｒｅｓｕｒｅＬｉｑｕｅｆｉｅｄＧａｓＳｉｍｕｌａｔｏｒ）仿真程序的结果,定性分析了外焰加热条件下液化气储罐爆裂的原因。即储罐内压力在安全阀打开后的上升,储罐壁内的热应力及高温引起储罐壁材料的软化。     

爆炸荷载统计模型下重力坝动力响应随机分析

为准确预测混凝土重力坝结构在爆炸荷载作用下的动力响应特征,确定其概率意义上合理的防爆距离,提出基于爆炸荷载统计模型的重力坝结构动力响应随机性分析方法。首先,在已有爆炸荷载公式、计算图表和相关试验统计数据的基础上,建立空中爆炸荷载统计模型。同时,构建国内某混凝土重力坝的非溢流坝段的炸药-空气-坝体-地基的有限元耦合模型。然后,在考虑爆炸荷载的不确定性情况下,运用动力学显式算法分析坝体结构的不确定性动力响应特征。最后,采用统计学分析方法研究坝体动响应量最值的概率分布特征及损伤状态随比例爆炸距离的变化。结果表明,结构爆炸动力峰值响应量大致服从正态分布,在重力坝结构的抗爆防护设计中应合理考虑爆炸荷载变异性的影响。     

地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析

近几十年来,基础隔震技术逐渐被重视,得到了广泛的应用,并被纳入国家建筑抗震设计规范。但是在传统的理论分析中,对于基础隔震结构往往忽视土-结构动力相互作用对其隔震效果的影响。即使考虑地基的影响,也大都是采用弹簧和阻尼器(地基动刚度)代替。笔者运用ANSYS软件的二次开发功能,提出将结构、隔震层和地基结合起来作为一个完整系统分析,并对一叠层橡胶基础隔震7层钢筋混凝土框架结构在考虑土-结相互作用情况下,进行了整体地震响应有限元计算、比较、分析。结果表明进行地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析是完全可行的而且是必要的。     

大型冷库液氨储罐结构强度计算分析与校核

针对大型冷库液氨储罐的安全设计问题,应用SolidWorks、ANSYS分别对液氨储罐进行了三维建模和有限元计算,考虑了储罐自重、液货自重和内外压力载荷,进行了储罐整体变形和应力分析,并采用应力线性化方法重点考核了应力集中区域的强度情况。仿真结果表明：储罐的最大应力集中在鞍座与罐体相连的附件,对应力集中区域进行线性化仿真计算后,一次局部薄膜应力和组合应力均在许用值范围内,满足《钢制压力容器——分析设计标准》（JB 4732—1995）要求,为相关压力容器的设计提供了参考。     

火灾影响下储罐热后屈曲行为分析

研究了火灾影响下立式钢制储罐的热后屈曲行为。基于固体双层火焰模型,首先利用有限元分析软件Abaqus计算目标储罐的温度场分布,然后将温度场作为结构分析中的热载荷,通过人工阻尼法求解储罐的热后屈曲行为。在不同的环境因素下,根据罐壁径向位移幅度与壁厚的比值来判别热后屈曲行为对罐体造成的破坏,同时利用耐火时间来判断不同因素对热后屈曲行为的影响。结果表明,罐体的变形程度与风速和源罐直径成正比,与储罐间距成反比。储罐合理的排列布置,能够增大储罐的耐火时间,并且提高最低临界屈曲温度,防止热后屈曲行为的发生。该研究对于避免火灾险情的升级和扩大,防治罐区多米诺效应具有指导作用。     

不均匀沉降作用下混凝土管涵沉降预测及可靠度分析

基础不均匀沉降是影响高填土混凝土管涵力学性态的主要因素之一。因此,为了保障管涵的安全运行,合理、准确地评估混凝土管涵的运行状态十分关键。针对高填土混凝土管涵,采用ABAQUS软件建立了土体-混凝土管涵一体化模型,并进行有限元分析,得到了多组混凝土管涵的响应值。基于卷积神经网络建立混凝土管涵响应预测模型,准确率可达到90%以上。在此基础上,采用Monte-Carlo法(MCS)进行随机变量抽样,分析了考虑基础不均匀沉降作用与不考虑基础不均匀沉降作用下混凝土管涵竖向位移的可靠度。结果表明,相比不考虑基础不均匀沉降作用下混凝土管涵竖向位移,考虑基础不均匀沉降作用下混凝土管涵竖向位移更大。基础的不均匀沉降严重危害混凝土管涵的使用安全性,对其长期运行的稳定性有重要的影响。研究结果为促进埋地管涵可靠性分析方法的发展、深入开展埋地管涵安全评价提供了新的理论依据和技术支撑。     

多米诺效应下化工储罐区的脆弱性分析

为有效地减少和控制事故的多米诺效应,对影响事故扩展的关键装置,即脆弱单元的辨识及其有效控制措施进行了研究。根据具体的设计方案,依次选定不同储罐作为初始事故单元,借助ALOHA软件计算各储罐之间热辐射及冲击波相互作用强度的大小,与损伤阈值进行比较,并考虑设备间的协同作用,从而确定可能发生的多米诺事故;运用Probit模型计算事故扩展概率,根据计算结果通过Bayes Server软件建立贝叶斯网络,利用先验概率来进行整体脆弱性分析,从而确定各个方案的安全性;对优选的方案通过后验概率进行单元脆弱性分析,从而确定脆弱单元;在此基础上提出相应的控制措施。通过实例计算验证了该方法的可行性,结果表明,该方法能够在多米诺效应的预防和控制方面有效发挥作用。     

基于疲劳累积破坏机制的储罐结构动力可靠度分析

针对随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性问题,以300 m3的中小型立式低温储罐为研究对象,利用AR模型进行数值模拟得到风载荷的脉动风速时程与脉动功率谱密度函数。采用ANSYS建立储罐三维有限元模型,并对储罐进行动力学分析,计算出储罐结构的随机响应,进而求出随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性所需全部数字特征,最后利用疲劳累积损伤机制计算得到储罐的动力可靠度。结果表明:假设结构强度不随时间退化,前5 a动力可靠度基本保持不变,随着使用年限的延长,动力可靠度下降速度明显增大。研究方法可为储罐的动力可靠性及寿命预测提供一定的理论依据。     

不良气候条件下的交通安全控制模型

为提高不良天气条件下高速公路行车安全性,基于车流波理论,构建不良气候条件下的交通安全控制模型。首先,分析交通流速度-密度之间的关系,以此检验采取限速管理后车辆间距是否符合安全制动距离要求;然后结合高速公路实际交通量、气候条件,确定能保证足够安全制动距离的交通流密度范围,提出提前分流与限速的对策,最终建立不良天气条件下的交通安全控制模型。结果表明:相对于根据能见度和路面摩擦因数制定限速标准的模型,该模型考虑了交通流密度的影响,采取提前分流或限速的措施,保证交通流进入不良气候影响区后不会出现安全制动距离不足的情况。