基于三维模型的立式拱顶储罐应力分析与弱顶影响因素分析.pdf

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1、基于三维模型的立式拱顶储罐应力分析与弱顶影响因素分析丁字奇。刘巨保，武铜柱。张维忠。(1．东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318；2．中国石化建设工程公司，北京100101)摘要：以3×10m立式拱顶储罐为研究对象，针对GB50341对弱顶结构的要求，评价储罐的弱顶性能。建立储罐的空间模型，采用有限元法对储罐进行应力分析，计算得到储罐在空罐、半罐、满罐下的应力分布和强度破坏压力。通过对储罐弱顶影响因素的分析，找出影响储罐弱顶性能的主要因素，并探讨了使该类储罐设计成弱顶的可能性。关键词：储罐；应力；有限元；强度；弱顶中图分类号：TE972；O241．82文献标识码：A文章

2、编号：1001—4837(2011)12-0011-07doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2011．12．003StressAnalysisofVerticalDomeTankandInfluencingFactorsAnalysisofWeakroofBasedonThree—．dimensionalModelDINGYu—qi，LIUJu—bao，WUTong—zhu，ZHANGWei—zhong(1．MechanicalScienceandEngineeringInstitute，NortheastPetroleuimUniversity，Daqing16

3、3318，Chi—na；2．SinopecEngineeringIncorporation，Beijing100101，China)’Abstract：Researchingfor3×10mverticaldometank，accordingtotheweakroofrequirementofGB50341standard，theweakroofperformanceoftankwasevaluated．Establishingtankspacemodel，U—singthefiniteelementmethodfortankstressanalysis，stressdistribut

4、ionandintensitybreakdownpres—sureofemptytank，halftankandfulltankwerecalculated．Themainfactorsofweakroofperformanceoftankarefoundout，andthepossibilityofwhichthetanksaredesignedintoweakrooftanksisdiscussedthroughtheinfluencingfactorsanalysisofweakroof．Keywords：storagetank；stress；finiteelement；inte

5、nsity；weakroof式。在储罐遭到意外超压情况下，破裂最好能发0引言生在罐顶或罐顶与罐壁连接处，这样能够防止所储存的易燃易爆液体外泄，避免带来更大的次生立式拱顶储罐因造价便宜、操作简便，是国内灾害。国外有调查表明，对于两个相同规格的固外石化企业及各类油库中大量使用的一种储罐形定顶储罐起火后，弱顶结构罐的罐顶与罐壁整体基金项目：省部级重大项目CPVT基于三维模型的立式拱顶储罐应力分析与弱顶影响因素分析Vo128．No122011脱离，罐壁以下结构完好；而非弱顶结构罐则发生A=丽mig倾倒、整体报废J。因此，固定顶储罐应尽可能设计成弱顶结构，即罐顶与罐壁采用弱连接]。式中A——罐顶

6、与罐壁连接处有效截面积，mm2但是工程上普遍认为立式拱顶储罐不具有设计成m——罐壁和由罐壁、罐顶所支撑构件弱顶结构的条件。目前对储罐的研究一般都采用(不包括罐顶板)的总重量，kg简化结构一，即忽略顶板与角钢连接焊缝和大g——重力加速度，取g-_9．81m／s脚焊缝、壁板焊缝结构，这样势必造成计算结果不一罐顶与罐壁连接处，罐顶板与水平面准确，不能真实反映储罐的应力分布状态。之间的夹角，。为此，文中通过GB50341《立式圆筒形钢制针对上述3×10m罐取m=48891kg，0=焊接油罐设计规范》(以下简称GB50341)对24．55。，按标准提供的计算方式得到的罐顶与罐固定顶储罐弱顶的定义

7、进行分析，以3×10m立壁连接处有效截面积A=2251mm2。式拱顶储罐为研究对象，分析其是否满足标准中本次设计的储罐坡度为：规定的弱顶要求，并采用ANSYS软件，考虑储罐tan24．55。=0．46>1各种焊缝的作用，建立储罐的空间有限元模型，分而按式(1)计算的罐顶与罐壁连接处有效截析储罐的受力状态，且通过对储罐弱顶影响因素面积为：的分析，找出影响储罐弱顶的主要因素，探讨将该类储罐设计成弱顶结构的可能性。为该类储罐的A==741mm2弱顶结