球罐結構應力與抗震分析研究.pdf

1、球罐與相同容積的其他儲存容器相比，具有表面積小、重量輕等優(yōu)點，已廣泛應用于石油化工、城建交通、航天航空、船舶和核工業(yè)等領域。我國球罐的建造起步晚，雖然發(fā)展很快，但目前同國際先進水平相比還有不小差距，主要表現(xiàn)在設計、制造、組焊、材料性能等方面。 球罐結構的應力分析多采用有限元法，由于其結構和地震、風載等載荷條件的復雜性，帶來工作量龐大、設計周期長等問題。如何處理好計算模型的有限元網(wǎng)格和載荷邊界條件、提高分析設計的效率是值得研究的課

2、題。本文運用理論分析、數(shù)值計算和實驗測量的方法，分析探討了球罐結構有限元模型和地震載荷的處理與計算方法；以ANSYS8.1為開發(fā)平臺，進行了球罐接管結構有限元分析的ANSYS二次開發(fā)。本文的主要工作和研究結果如下： 1）針對球罐支柱與球殼連接處結構較為復雜的問題，本文采用有限元前后處理軟件HyperMesh6.0對其進行網(wǎng)格劃分。通過有限元計算和實驗測量值的比較，表明運用HyperMesh軟件處理球罐支柱與球殼連接處的有限元網(wǎng)格

3、，可以提高單元質量，從而得到較好的計算精度，同時縮短計算時間。 通過對一臺2500m3球罐水壓試驗工況下應力分布的有限元計算和實驗測量，結果表明GB12337-1998《鋼制球形儲罐》中最大應力點位于支柱與球殼連接處的最低點的結論不夠全面。通過對不同規(guī)格尺寸和工況下的球罐結構的有限元分析，說明球殼與支柱的結構尺寸和工況不同時，應力最大點的位置也有所不同，運用有限元分析計算可以精確地得出最大應力點的具體位置及數(shù)值。 2）基

4、于GB12337-1998《鋼制球形儲罐》中計算球罐的自振周期的方法中沒有考慮內壓等載荷對于自振周期的影響，本文運用ANSYS8.1的預應力模態(tài)求解技術，獲得了更為精確的球罐工作狀態(tài)下的自振頻率。以標準地震反應譜為依據(jù)，運用譜分析法對球罐結構進行了抗震分析，得到了更為精確的球罐結構在地震工況下的應力分布，此方法可以運用到球罐結構的分析設計中，替代目前常用的將地震力視為作用于球體上的單一的水平加速度的方法。 3）基于GB12337

5、-1998《鋼制球形儲罐》中計算球罐的自振周期的方法中沒有考慮拉桿結構尺寸對于自振周期的影響，本文通過對不同直徑拉桿的球罐的自振周期進行了計算。計算結果表明，在滿足拉桿強度要求且滿足支承結構剛度要求的前提下，選擇較小的拉桿規(guī)格尺寸可減小球罐所受的地震載荷，從而達到提高球罐抗震性能的目的。 4）以ANSYS8.1為開發(fā)平臺，以APDL語言和Visual Basic6.0為開發(fā)工具，運用Visual Basic和ANSYS的接口技術