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《中北大学》 2009年
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大型球形储罐在风力、地震作用下的结构安全性分析

张文涛  
【摘要】: 球形储罐作为石油化工行业最常用的设备之一,其存储物质具有易燃、易爆、剧毒、腐蚀等特性,已然构成关系到社会公共安全的重大危险源。从安全学的角度考虑,球形储罐在强风、地震等恶劣自然环境下的结构安全则显的尤为重要。 本文首先根据球罐结构安全设计理论,结合钢制球形储罐相关国家标准,对球罐结构在安全分析设计方面的必要性,以及球罐防风、抗震理论、球壳结构可靠性的分析理论加以阐述。 其次,结合球形储罐设计制造相关的国家标准,利用ANSYS有限元分析软件进行球罐结构建模,针对球罐复杂的结构模型,分别采用自由网格和映射网格方式对球壳结构、主要承压结构进行网格划分,借以提高运算求解精度,同时缩短运算时间。 再次,以结构静力学分析和瞬态动力学分析为理论基础,分别对球形储罐在风力、地震作用下,结构的形变位移、受力状态、应力分布情况等进行分析,并进行球罐结构安全应力状态校核,了解球罐各承压结构的受力薄弱环节,为球形储罐在恶劣自然灾害环境下的安全运行提供可靠的数据参照。 最后,应用结构可靠度分析理论,采用Monte Carlo方法对高压球罐球壳结构可靠度进行分析与评定,并得出各个随机变量对球壳结构可靠度灵敏度的影响,从而在“安全第一”原则的基础上为球形储罐提供最为优化的设计制造方案。
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