基于罐底接触模拟的大型立式原油储罐的有限元分析

【摘要】： 随着石油化学工业的迅猛发展以及能源安全问题重要性的增加,世界各国都己建造了数量可观的大型原油储罐。大型非锚固原油储罐是国家战略石油储备库的关键设备之一,这类设备一旦发生事故后果不堪设想,因此,对其进行安全性研究是很重要的。本文以5×10~4m~3。原油储罐为研究对象,采用有限元数值模拟技术,对其进行应力强度和罐底沉降分析。本文主要研究内容如下: 本文利用有限元分析软件ANSYS建立了大型原油储罐的2D轴对称和3D有限元模型,采用接触单元模拟罐底与地基间的相互作用。模型采用了Solid95、Solid185、Plane183、Targe169、Conta172、Targe170和Conta174等多种单元,并借助APDL语言完成了模型的参数化工作。 在罐体自重和充水静压力作用工况下,对2D轴对称模型进行有限元强度分析,得到罐体应力强度分布规律;发现最大应力强度值出现在罐底与大角焊缝内焊缝连接处,并且罐壁最大环向应力出现在罐壁中下部,沿轴向的应力变化和液柱静压力已不是简单的线性关系。在整个回填沙区域内,地基沉降量基本相同,而最大沉降梯度发生在混凝土环墙附近区域,并在底板边缘附近处引起较大的径向和环向应力。 本文创建并计算了3D实体模型在自重、充水静压力以及风载荷联合作用下的结果。发现风载荷对地基沉降基本没有影响,但对罐壁与罐底边缘板连接的大角焊缝强度影响较大。