风载荷下LNG储罐的力学特性开题报告

 2021-08-14 02:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

液化天然气(liquefiednaturalgas,简称lng)是指将天然气经过超低温制冷到-162°c,使其变成液体,美国1917年首次使用了这一技术。与煤炭和石油相比,液化天然气清洁、燃烧无污染,是一种无毒、无腐蚀性、无色、无味燃料。各国均将液化天然气作为一种低排放的清洁燃料加以推广,在过去的几十年中,世界液化天然气消费量已增长5倍,而且据国际权威机构预测这一增长势头将继续加强。因此用来加工和储存液化天然气的储罐(lng储罐)建造量不断增多,并向着大型化发展,最大可达20×104m3,直径约100m,如此巨大的圆柱形结构,其性能也越来越受到人们的重视,尤其是抗震、抗风性能,因为lng储罐造价本身很昂贵,一旦发生破坏,不可能修复。

大型lng储罐属高耸圆柱形结构物,相对一般低矮建筑而言,刚度小、自振周期长,大多数情况下所受风载荷比地震载荷还重,因此该类建筑在风载荷作用下极易失稳。国内外统计资料表明,在所有自然灾害中,风灾造成的损失为各种灾害之首。据估计全球每年由于风灾造成的损失大约100亿美元,年平均死亡人数2万人以上。德国的慕尼黑保险公司曾对20年期间(1961~1980年)西方社会损失1亿美元以上的自然灾害进行统计调查。结果表明:风灾的次数占自然灾害总次数的51.4%,经济损失占自然灾害总损火的40.5%。因而风灾是给人类生命财产带来巨大危害的自然灾害。

在大型油罐的风致屈曲领域比较著名的是波多黎各大学的luisa.godoy教授,他在1995到2002年发表了多篇文章,提出了用傅立叶级数模拟风压的周向分布,并且研究了了短_的非线性动态响应,发现在壳单元中惯性效应并不显著,提出静态分析可以很好地估计风载荷下罐体的不稳定性。紧接着,又用有限元软件计算了带弧顶罐体的风致屈曲响应此外,他对开口柱体隨在弹性屈曲中缺陷的敏感度进行了分析,并验证了用croll提出的“减能效应”中的计算方法计算壳体缺陷敏感度和其模拟结果的一致性他随后指出,具有初始缺陷的结构临界力比完善结构的低30%-50%。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1.建模:建立所分析问题的模型创建有限元模型,这是分析计算的基础,针对不同问题的性质,可进行实体建模和参数建模,建模的原则是简单、高效且能反映实际问题的特征。

2.2.定义单元实常数和材料属性:根据问题需要选择合适的单元,定义材料的属性。根据国标选择标准的lng储罐材料。

2.3划分网格:根据不同的精度和计算的要求,选择最佳的方式进行网格划分。

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3. 研究计划与安排

2015年02月16日--02月28日:调研,拟定提纲,完成《开题报告》。

2015年03月01日--03月10日:阅读参考文献,熟悉lng储罐的结构设计的基本流程。

2015年03月11日--03月20日:建立lng储罐的几何模型和有限元分析模型。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]毕继红,王晖编著.工程弹塑性力学.天津:天津大学出版社,2008.1

[2]余伟炜,高炳军主编.ansys在机械与化工装备中的应用.北京:中国水利水电出版社,2007.

[3]宫建国,刘迎圆,蒋力,曾胜,金涛.大型石油储罐的风载荷响应分析[d].浙江:化工机械研究所,2013.

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