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《华南理工大学》 2017年
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爆炸碎片影响下的储罐动力学响应与易损性研究

祁帅  
【摘要】:化工园区或厂区内,爆炸碎片引发的多米诺效应事故是一种典型的HILP(highimpact low-probability)事件,一旦发生将造成严重的事故后果。深入研究大型立式储罐在爆炸碎片撞击作用下的动力学响应与易损性,有助于预防和降低爆炸事故所造成的损失。主要研究内容包括:(1)尖头碎片撞击小尺寸储罐模拟实验研究。采用半结构柱壳模拟小尺寸立式储罐,利用发射尖头弹模拟小尺寸碎片,使用Model 57型红外光感应式子弹测速仪测量碎片撞击速度、剩余速度,设计不同倾斜角的底座固定小尺寸立式储罐,从而改变尖头碎片的撞击角,研究不同壁厚小尺寸储罐在尖头碎片以不同角度撞击作用下的失效规律。(2)尖头碎片撞击小尺寸储罐理论分析与数值模拟。推导考虑不同撞击角的尖头碎片花瓣式贯穿储罐后剩余速度理论计算公式;采用ANSYS/LS-DYNA软件对尖头碎片撞击小尺寸储罐的动态过程进行模拟,验证有限元模型的准确性与有效性,为研究大型拱顶罐在爆炸碎片撞击作用下的动力学响应奠定基础。(3)化工容器爆炸碎片随机参数分析。通过整理分析国内外学者关于化工容器爆炸碎片随机参数的研究成果,选取适用性强、认可程度高的爆炸碎片随机参数分布,并对150 m3半球形封头卧式储罐产生爆炸碎片的参数取值范围进行计算,为爆炸碎片撞击大型储罐有限元模拟和易损性研究提供数据支持。(4)爆炸碎片撞击作用下大型储罐的动力学响应。使用ANSYS/LS-DYNA软件建立大型拱顶罐和爆炸碎片的有限元模型,对撞击过程中储罐结构的运动、变形、应力进行分析,重点研究储罐容积、撞击位置与爆炸碎片的类型、速度、质量、撞击角等参数对储罐动力学响应影响的变化规律。(5)大型储罐在爆炸碎片撞击荷载作用下的易损性分析。基于最大塑性应变准则,建立碎片撞击作用下大型立式储罐破裂失效极限状态方程,采用Monte-Carlo法进行抽样计算,绘制大型拱顶罐在爆炸碎片影响下的易损性曲线,分析各随机参数敏感性,对储罐在多米诺效应事故前的安全性以及事故后损失评估都具有重要参考意义。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ086

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