拱顶储罐顶壁连接处破坏机理研究与试验验证.pdf

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1、拱顶储罐顶壁连接处破坏机理研究与试验验证刘巨保，丁字奇(东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318)摘要：以容积为640，3200和6800m立式拱顶储罐为研究对象，参照API650-2005报告中SafeRoof软件对储罐的轴对称分析，采用有限元分析软件Ansys分别建立储罐的轴对称和空间有限元模型，提出了储罐顶壁连接处破坏条件的判断方法。并通过推导储罐理论破坏公式与有限元计算结果相互验证，最后通过模型试验验证了储罐破坏条件的正确性。关键词：储罐；顶壁连接处；有限元；破坏中图分类号：TH49；TQO53．2文献标识码：B文章编号：1001—4837(2012)07—0

2、001—08doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2012．07．001StudyonFailureMechanismAroundtheTopWallJunctionofDomeTankandExperimentVerificationLIUJu—bao，DINGYu—qi(MechanicalScienceandEngineeringInstitute，NortheastPetroleuimUniversity，Daqing163318，China)Abstract：Symmetricmodelsandspacemodelwereestablishedusin

3、gfiniteelementanalysissoftwareAn-sysfor640，3200，6800mverticaldometanks，referringtheAPI650-2005reportintheSafeRoofsoft—wareoftankaxisymmetricanalysis．Thejudgementmethodofthetopwalljunctionfailureconditionwaspresented．Bycontrastingthesimulatedresultsandthetheoreticalsolution，itisknownthattheycoi

4、ncidewitheachotherwel1．Finally，thestoragetankfailureconditionwasverifiedthroughthemodelexperi-ments．Keywords：dometank；junctionoftopandwall；finiteelement；destruction顶与罐壁整体脱离，罐壁以下结构完好；而非弱顶0引言结构罐则发生倾倒、整体报废J，为此需要对储罐顶壁连接处破坏压力和破坏条件进行计算和判立式拱顶储罐在工作过程中，由于内部压力断。在储罐顶壁连接处破坏压力计算中，国内外增大，将引起储罐失效。在各种失效形式中，罐顶许

5、多学者分别从数值仿真和解析解计算了破坏压与罐壁连接处失效，即弱顶是储罐工作状态中最力j。其中API650-2005研究报告采用自编理想的失效形式⋯。国外有调查表明，对于两个SafeRoof软件中的轴对称单元，计算了顶壁连接相同规格的固定顶储罐起火后，弱顶结构罐的罐处的破坏压力j，在计算顶壁连接处的破坏压力基金项目：省部级重大项目“拱顶储罐弱顶技术开发”(20100808)拱顶储罐顶壁连接处破坏机理研究与试验验证时，也有学者在考虑边缘载荷影响下求解破坏压力E6-7]，或者采用试验的方法修正储罐破坏压力1立式拱顶储罐数值仿真计算与顶壁连接处破计算公式。但都没有明确给出储罐顶壁连坏评价方

6、法接处的破坏条件与应力和压力的计算关系式，为此，文中以API650-2005报告中的3种容量储1．1储罐应力分析的有限元模型罐为研究对象，建立储罐的空间有限元模型，结合选取API650-2005报告中的容积分别为标准JB4732—1995_1，确立了储罐顶壁连接处640，3200和6800In立式储罐为研究对象。储罐的破坏条件，并推导出了破坏压力与应力的关系主要由拱顶、壁板、底板、角钢以及各个部件之间式，最后通过模型试验进行验证。为储罐的破坏的连接焊缝组成，边缘板伸出罐外长度为75mm。压力计算和判断储罐破坏与否提供依据。3种储罐的几何参数见表1。表13种储罐的几何参数编号罐容积直

7、径高度底层壁板厚度顶层壁板厚度罐底厚度罐顶厚度角钢尺寸／m／m／m／mm／mm／mm／mm／mm16409．149．754．764．766．354．7650．8×4．762320018．2912．197．946．356．354．765O．8×6．353680024．3814．6311．916．356．354．7676．2×9．53储罐的顶板、壁板和底板均采用ASTMA3693单元，地基、底板、壁板、角钢及连接焊缝采用材料建造，弹性模量2．07×10MPa，泊松比0．2