考虑液固耦联的钢制储罐的模态分析与评价

为完善钢制储罐的振型变化规律，以1.0×10⁴ m³立式圆筒形储油罐为例，利用ADINA有限元软件对考虑液固耦合效应的非锚固罐和锚固罐进行模态分析，得到了储油罐液体晃动的频率和振型，并与理论计算结果进行比较，两者在数值上接近，验证了有限元模型的正确性；以液面高度、储罐的几何参数和材料属性为变量，分析了非锚固罐的罐液耦联振型和频率。结果表明：液面高度对储液晃动频率和罐液耦联频率的影响都很大。储罐的罐壁厚度、储罐的弹性模量对罐液耦联频率影响较为明显；而底板厚度、储罐的屈服强度对罐液耦联频率影响不大。     

立式圆柱型弹性储油罐地震敏度分析

地震波引起的储油罐地震敏度反应包括动水压力、动水剪力与倾覆车矩以及液面晃动,这些地震敏度反应使储油罐受到各种形式的破坏。高径比大的细长型储油罐因罐壁弹性变形的存在而影响着其地震敏度反应的大小,为了克服现有储油罐抗震设计中未考虑细长型弹性储油罐罐壁变形的不足,在分析弹性储油罐固有振动特性的基础上,运用罐－液系统耦联振动理论建立了弹性储油罐的罐－液振动模型。利用该模型对弹性储油罐地震敏度反应的对流分量、脉冲分量以及储液晃动高度进行了分析,结合算例对刚性储油罐与弹性储油罐的地震敏度反应进行了比较。。     

锚固圆柱形储液罐抗震研究的回顾与展望（II）：近其研究的回顾？…

总结了圆柱形储液罐的轴对称振动和液－罐－土动态相互作用方面的研究现状，介绍了在该方面研究中所采用的方法和所取得的研究成果，并展望锚固圆柱形储液罐抗震研究的发展趋势。     

大型外浮顶立式储液罐被动控制方法

为了减轻大型外浮顶立式储液罐在地震灾害中的损失,基于ANSYS软件建立考虑液体晃动和罐底提离的外浮顶立式储液罐有限元模型,并将被动耗能技术引入大型外浮顶立式储液罐抗震分析中,在罐壁与浮顶之间分别安装摩擦阻尼器和粘滞阻尼器.数值分析结果表明,储液罐液体晃动幅度、罐壁竖向压应力和环向拉应力、罐底提离高度都有不同程度的减小.说明在罐壁与浮顶之间安装摩擦阻尼器或粘滞阻尼器可以减轻储液罐地震灾害,从而有效提高外浮顶立式储液罐抗震能力.     

立式储液罐提离机理及“象足”变形产生原因

为了研究立式储液罐的提离机理及大变形产生的原因,从而减轻储液罐在地震灾害中的损失.基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离的立式圆柱形储液罐结构有限元模型,并分别进行了水平荷载和竖向荷载作用下罐底提离及"象足"变形分析.数值分析结果表明:由于倾覆力矩作用使罐壁受拉侧罐底边缘倾向于脱离地基,并将储液罐底板局部向上拉起,即所谓罐底提离,形成月牙区域.罐壁"象足"变形产生的原因主要是由于罐壁的纵向压应力达到或超过屈曲临界应力,是一种屈曲破坏,而不是强度破坏.     

边壁初始不规则储液罐动水压力分析

由于制造和安装误差,实际储液罐的罐壁将不可避免地存在着初始不规则。罐壁的初始不规则将影响储液罐的动态特性和地震响应。对于罐壁具有ｃｏｓ（ｍθ）和ｓｉｎ（ｍθ）（ｍ＝１,２,…）型初始不规则的立式圆柱形储液罐,利用速度势函数研究了罐内液体的动水压力分布。研究中不仅考虑了基础的水平平动,而且考虑了基础的竖向平动和摇动。研究结果表明,罐壁的初始不规则可诱发高阶波型的液体动水压力分量     

基于Floquet理论的储液罐动力稳定性分析

为确定储液罐动力不稳定现象与激励参数间的关系,采用附加质量矩阵考虑流固耦合效应,以周期变化的几何刚度矩阵考虑壳体应力变化,由位移-压力格式的流固耦合方程建立储液罐在简谐地面加速度下的动力稳定性方程.利用模态截断法降阶上述方程,并基于Floquet理论求解,从而递归搜寻由激励参数描述的动力不稳定边界.利用上述Floquet方法分析Chiba试验模型,并基于B-R准则复核该结果.结果表明,Floquet方法求得的动力不稳定边界与Chiba试验较一致,并与B-R法结果吻合良好.Floquet方法可显著提高动力不稳定边界的求解效率,并消除壳体振型半波假定的影响.     

大型立式储罐竖向基础隔震研究

为了降低立式钢制储罐竖向地震响应,从罐液耦联运动出发,依据储罐内液体满足的边界条件和势流体理论,选择合理的速度势,给出动水压力的理论表达;考虑动水压力和土与结构相互作用的影响,建立罐液耦联振动方程、隔震层控制方程和基础的竖向振动方程;给出储罐侧壁剪力、侧壁弯矩和应力的理论表达.选取150 000 m3储罐,采用Wils...     

园柱形储液罐轴对称振动特性分析

垂直地面运动影响对储罐抗震设计计算具有重要意义。本文应用变分方法，导出了园柱形储液罐轴对称振动方程，并通过选择合适的测试函数对储罐轴对称垂直振动特性作了近似分析。所得结果可提供作为这类设计计算参考。     

锚固圆柱形储液罐抗震研究的回顾与展望(Ⅱ)──近期研究的回顾和今后工作的展望

总结了圆柱形储液罐的轴对称振动和液─罐─土动态相互作用方面的研究现状，介绍了在该方面研究中所采用的方法和所取得的研究成果，并展望锚固圆柱形储液罐抗震研究的发展趋势。     

流固耦合对大型储液灌抗震性能的影响研究

针对大型石油储液罐在地震中的抗震性能,本文建立了大型储液罐的三维有限元模型,并分析了储液灌的动力特性及流固耦合对于大型储液罐抗震性能的影响。结果表明,考虑流固耦合时,储罐会出现明显“象足”失稳现象,所以在对大型储液罐抗震设计时,应加强储液罐底部的抗震能力。     

球形储液罐液-固耦联地震反应及减振方法

为了减轻球形储液罐在地震灾害中的损失,基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动的1000m3球形储液罐有限元模型,研究了球形储液罐的地震反应以及液体晃动对地震反应的影响,结果表明支撑体系是球形储液罐的薄弱环节,为此通过引进被动控制技术和改变支撑角度的措施研究球形储液罐的减振方法.数值分析结果表明,被动控制技术对球形储液罐具有较好的减振效果,改变支柱支承角度可以有效提高球罐的抗震性能.     

大型非锚固储液罐水平地震响应数值分析

基于ANSYS14.0软件建立了3万m3大型非锚固储液罐流固耦合有限元模型,并进行了抗震设计等级下水平地震作用应力和位移响应的数值分析。分析表明:在水平地震作用下,罐壁靠近底部区域出现了明显的"象足"变形;应力与应变响应的结果显示,发生"象足"变形的区域等效应力小于屈服强度,而轴向压应力超过规范设计临界应力,说明"象足"变形为局部屈曲破坏;对于大体积非锚固储液罐,水平地震作用下相对于小体积储罐底板竖向提离的位移较小。     

流体输送管道的固-液耦合特性

用有限元法推导流体输送管道固－液耦合振动方程，得到反对称的固－液耦合阻尼矩阵和对称的固－液耦合刚度矩阵。用QR法计算管道的前四阶固有频率。分别讨论了流体流速、压强变化以及固－液耦合阻尼和刚度对管道固有频率的影响；给出了不同边界条件管道的临界速度和管道前四阶固有频率－流速曲线。这对于火箭发动机燃料馈给管道、水轮机供水管道、城市集中供热干管、输水母管、石油集输管线等的研究与设计都有参考意义。     

基于流固耦合理论的立式储液罐抗震数值分析

建立基于流固耦合理论的立式储液罐非线性数值模型,并在地震荷载作用下对其进行罐底提离机理探讨以及罐壁＂象足＂和＂钻石＂变形仿真分析。结果表明,考虑罐壁与液体、罐底与基础接触的模型是有效的,由于液体晃动产生的倾覆力矩作用使罐壁受拉侧罐底边缘倾向于脱离地基,形成罐底提离,从而导致罐壁＂象足＂变形的屈曲破坏。     

大型非锚固储液罐的地震响应研究

利用ANSYS14.0有限元软件,在力求最大程度还原真实工程条件的基础上,对某3万m3的非锚固乙烯储液罐进行原尺寸建模,采用动力时程分析研究储液罐的地震响应。将有限元计算值与美国API650规范中的理论值进行对比,验证了计算模型的有效性。通过提取时程数据、包络分析、频谱分析等研究方法,得到了液体晃动、储罐响应、罐底提离及侧移的响应规律,为大型储液罐的抗震设计提供了重要依据。     

立式储罐基底隔震的基本理论

鉴于目前储罐基底的隔震研究大都是在Haroun模型的基础上进行的.本文以储罐基底隔震为基础,从储罐的晃动、刚性运动、液固耦联弹性运动出发,根据储罐结构所满足的速度势和边界条件,选择合理的势函数,研究储罐动水压力、波高、基底剪力和弯矩的动响应理论表达.利用相同激励下原型罐和等效力学模型罐基底剪力和弯矩等效原则,求出储罐分析力学模型的等效质量及相对质心高度,建立了隔震三质点控制体系简化分析的力学模型,给出了储罐抗震设计参数波高、基底剪力和弯矩简化分析表达.由Harmilton原理出发,考虑晃动和罐——液耦联振动周期相差较大,将两者作为不耦联运动,建立了隔震体系的运动方程.并对2×104m3和15×104m3储罐隔震和非隔震地震响应进行了时程分析研究,结果表明,基底隔震体系起到了很好的隔震效应.     

考虑固液耦合的充液管道系统振动能量流研究

对固液耦合振动研究内容、研究现状,能量流研究方法以及固液耦合振动能量流研究进展进行了较为全面的论述,并对今后开展充液管道系统固液耦合振动研究、声传播及噪声控制的研究进行了展望．     

外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响分析

为了减轻大型外浮顶立式储液罐在地震灾害中的损失,基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离的大型外浮顶立式圆柱形储液罐有限元模型,计算了地震作用下不同形式浮顶(平浮顶、正锥形,倒锥形)的大型外浮顶储油罐的动力响应.数值分析结果表明,地震荷载作用下,外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响不可忽视,浮顶可以减轻液面晃动,但也会增加液体提离高度.不同形式的外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响程度不同,平浮顶为最优浮顶形式.     

考虑液体晃动和罐底提离储液罐的研究

一直以来没有一个简便、有效的模型来模拟壳-液的多种移动边界、几何大变形和流体液面大幅晃动、粘性等多种非线性因素耦合作用的三维的地震反应分析问题.运用大型有限元程序ANSYS中的单元建立考虑液体晃动和罐底提离的储液罐模型,分析了地震作用下无锚固储液罐的动力响应.通过与经典的C lough试验结果进行比较,验证了所建模型的可靠性.模型在数值分析结果中成功的再现了液面的大幅晃动的现象和无锚固储液罐的罐底提离现象.