内泄下LNG储罐外壁的地震响应分析

针对内罐泄漏条件下LNG储罐混凝土外壁,利用ADINA软件分别建立储罐空罐及满罐LNG储罐有限元模型.在El Fentro地震波作用下,考虑固液耦合作用,对储罐进行地震响应分析.结果表明:通过比较空罐与满罐情况下LNG储罐外壁的地震作用下的位移、加速度曲线,储罐的外壁受罐内LNG储液的影响较大,其位移和加速度在液固耦合...     

内罐泄漏工况下大型LNG外储罐罐壁温度作用分析

在考虑储罐内罐中孔泄漏的情况下,采用适当的泄漏源模型,计算了高液位情况下泄漏完成所需时间。借助ANSYS有限元分析软件,对储罐的动态泄漏过程中的温度场和泄漏完成后外罐的位移场和应力场进行分析。结果表明:内罐泄漏是一个缓慢的过程,泄漏完成需36h;混凝土罐壁温度场随环形空间中的液面高度变化而变化;超低温作用引起罐壁较大变形和内力。本文分析结果可以为泄漏工况下储罐结构的安全性设计分析提供一定的参考。     

长周期地震动作用下LNG储罐外罐的动力性能研究

外罐是确保LNG储罐安全的关键设施,研究长周期地震动作用下外罐的动力性能对LNG储罐具有重要意义.本文以160000 m3 LNG储罐为背景,考虑了重力与预应力筋作用,采用集成化的通用结构分析与设计软件SAP2000建立外罐的三维有限元模型,分析了外罐的变形、加速度和基底剪力以便证实长周期地震动作用下外罐受力性能良好并...     

大型LNG地下储罐受力变形试验及模拟研究

随着我国能源需求的变化,液化天然气(LNG)使用比重在2020将达到10%,对LNG储罐等存储设施的需求日益迫切。地下罐结构极限容量更大、抗震性能好、受风载和泄漏影响小,其研究及工程化成为储罐结构未来的发展趋势。然而目前国内的LNG储罐全部为地上罐,地下罐(包括半地下罐)尚无应用先例,学界相关研究不够充分。本文以25万立方米地下储罐建设为背景,采用有限元模拟软件PLAXIS3D开展大型地下储罐运营期结构响应数值模拟,结合离心机模型试验结果,研究不同水压和罐内液位条件下超大直径地下罐底板受力及变形规律。发现储罐侧壁和地连墙受到的摩擦力对结构抗浮起到了重要的作用,使得全埋置方案具有更好的抗浮效果;结构呈现出对称的位移变形特征,底板最大位移出现在底板中心处。研究结果能够为结构抗浮设计及底板减压装置参数设置提供技术支撑。     

LNG储罐泄漏工况混凝土外罐温度场试验研究

LNG储罐发生泄漏会对混凝土罐壁产生剧烈的超低温冲击,使罐壁产生较大的温度梯度并对整个储罐的变形和受力产生影响。为研究泄漏工况下LNG储罐罐壁的温度场和变形情况并为有限元分析中钢内衬构造的处理方法提供参考,对有无钢内衬构造的混凝土试件(模拟罐壁)进行降温试验(模拟泄漏)研究,通过建立平均温度梯度和平均应变指标分析了温度、应变和位移结果。试验结果表明无钢内衬试件内部的降温速度相对有钢内衬试件更快,温度梯度更大,变形更大,并得到以下主要结论:1.有钢内衬和无钢内衬试件热力学边界条件不同;2.相同条件下热力学第三类边界条件热量传递的速度大于有热阻的热接触边界条件;3.对LNG混凝土储罐进行泄漏工况下温度场瞬态有限元分析时,建议模型中考虑钢内衬构造并设置热接触边界条件。     

LNG储罐外壳自振特性及地震响应分析

主要研究LNG储罐外壳的自振特性和地震响应分析,应用ANSYS建立LNG储罐外壳有限元模型,得到有限元模型的频率、振型、最大相对位移等,选取三种地震波进行了LNG储罐外壳的地震响应分析,得到LNG储罐特殊位置点的位移、加速度、等效应力时程曲线。     

泄露时热保护角对LNG外罐温度场的影响

为研究热保护角在泄露工况下对LNG外罐温度场的影响,以16万m3LNG预应力混凝土全容式储罐为研究对象,借助有限元软件ANSYS下的FLUENT建立了储罐的保温层和外罐壁二维平面模型,考虑储罐内液体动态泄露过程中和泄露完成后超低温液体对混凝土外罐的影响,对储罐的温度场进行模拟分析。分析表明,受热保护角作用的混凝土外罐高度越低,温度变化越缓慢。不同工况受热保护角作用的混凝土外罐温度场在前期差异明显,但是随着时间的推移,受影响混凝土外罐温度场趋于相同。     

冰击力下导管架储油平台动力分析

采用ANSYS有限元软件对导管架储罐平台建立了有限元模型,考虑了储罐中液体与罐壁间流固耦合的相互作用.对平台的空罐、半罐、满罐三种工况下进行了海冰作用下平台的动力响应分析,得到储油量不同时罐壁位移随高度变化的曲线和海冰作用点的位移时程曲线,得到节点位移的变化规律,对今后导管架储油平台的设计和进一步研究奠定基础.     

基于低温本构的ACLNG储罐受力分析

混凝土材料的应用逐渐向超低温领域发展,应用的典型为全混凝土LNG储罐。其混凝土主容器被-165℃的低温液体冻透至-161℃左右。本文采用混凝土在常温下与低温环境下的本构模型,利用ANSYS软件建立有限元模型,对ACLNG储罐进行预应力工况下的有限元分析,并且进行结果的比对。分析表明:采用低温本构得到的应力、位移与常温本构情况下的结果较为相近,但低温本构下分析的最大变形偏小,表明结构刚度增大;最大压应力稍大,在应力相近的情况下,混凝土的棱柱体抗压强度提高到1.5倍,说明低温下混凝土有很高的强度储备。采用混凝土低温特性进行LNG储罐结构设计,更接近于工程实际,并且可减少材料用量,缩短工期,优化LNG储罐建造市场。     

LNG储罐绝热层珍珠岩侧压力研究

膨胀珍珠岩和弹性毡作为LNG全容储罐内罐壁与外罐壁间主要保冷材料,对储罐整体结构受力有重要影响,有必要对其受力状况进行研究。通过对LNG储罐绝热层珍珠岩压力理论基础分析,根据储罐建造工艺流程推导出常温工况、低温工况以及特殊工况下珍珠岩侧压力计算公式,并结合实际建造储罐项目细化了公式的具体应用。     

泄漏工况下热保护角处LNG外罐温度场应力场分析

为研究泄漏工况下热保护角处LNG储罐外罐温度场应力场的变化规律,以16万m~3LNG全容罐为研究对象,借助有限元软件ANSYS下的FLUENT、Steady-State Thermal、Static Structural和Transient Structural软件建立三维模型,考虑动态泄漏过程,对泄漏24h内的温度场和等效应力场分布规律进行分析。仿真结果表明:LNG储罐泄漏时,泄漏口高度越低,温度场温度降低越小,等效应力场的值越小,结构越安全;泄漏口面积越小,温度场温度降低越小,等效应力场的值越小,结构越安全。仿真结果可以为我国LNG储罐设计和LNG储罐泄漏事故处理提供借鉴。     

20万m~3大型LNG储罐罐底保冷设计浅析

储罐大型化发展成为国内LNG行业技术发展的趋势,大型LNG储罐保冷设计为LNG行业核心技术之一。保冷的主要作用在于保持蒸发低于特定的限度和保护储罐的非低温部件/材料(主要是储罐外部),使其处于所要求的环境温度下,限制储罐底部的基础/土壤冷却避免因冻胀而损坏,防止和尽可能减少储罐外部表面的水蒸气冷凝和结冰。相对于罐壁、罐顶的保冷,罐底保冷更为复杂,设计考虑工况也更多,本文以上海某20万m~3大型LNG储罐结构为例,对储罐罐底保冷设计进行了若干探讨。     

受氯盐侵蚀的LNG储罐混凝土外罐耐久性研究

对于大型LNG储罐,处于沿海地区,其预应力钢筋混凝土外罐容易遭受氯离子侵蚀,导致内部钢筋锈蚀,引发锈胀开裂,严重影响储罐耐久性能。以某大型LNG储罐混凝土外罐为研究对象,采用COMSOL有限元软件建立LNG储罐模型并进行数值计算。通过数值算例,分析了外部环境和荷载引起的储罐外罐混凝土内的氯离子分布特征,确定了储罐外罐耐久性设计和维护的关键部位,并探讨了水灰比、保护层厚度、养护龄期对诱导期长短的影响规律。结果表明:LNG储罐的第一浇筑带处,钢筋更容易发生锈蚀;如不做特殊处理,最先开始去钝化的位置高程约为0.27 m,去钝化时间为19.7年;建议第一浇筑带采用增加保护层厚度的方式提高储罐整体耐久性,保护层厚度最佳为55 mm。     

超低温作用下LNG储罐热-结构耦合分析

在内罐泄漏等特殊工况下,预应力混凝土罐壁将直接暴露在-162℃的超低温环境中,由此产生的温度应力和变形可能会对储罐的结构安全带来威胁。因此,对LNG储罐混凝土外罐进行泄漏等低温条件下的力学验算和评估十分重要。本文利用有限元法（FEM）对内罐泄漏工况下的大型LNG预应力混凝土储罐进行热-结构耦合分析,结果表明：混凝土罐壁的降温过程较为缓慢,温度沿壁厚（0．8m）方向达到稳定需要大概一周的时间;热保护角范围以外的预应力钢绞线温度分别降低至-87℃（夏季）和-102℃冬季）;低温作用使混凝土罐壁产生较大的内力和变形,罐壁内外两侧温差越大,内力、变形越大,在设计中可通过设置热保护系统来防止其对储罐结构可能造成的破坏。研究成果对于评估超低温对混凝土外罐结构安全的影响、制定液化天然气储罐结构安全规范具有一定的指导意义。     

LNG储罐有限元静动力分析方法的探讨

目前,国内自主设计和建造LNG全容罐还存在很大的困难,有限元软件的发展给储罐的研究提供了有效的途径,但是,大型LNG储罐的有限元静动力分析在国内还相对较少,如何建立与实际工程相一致的有限元模型是一个关键问题.本文总结了部分前人对储罐构筑物结构的有限元静动力分析方法,并针对大型LNG全容罐自身的特点,对其有限元静动力分析方法做了探讨,最后提出了在模型建立中需要深入考虑的几个问题,给相关工程设计研究人员提供参考.     

某大型LNG储罐预应力施工模拟分析

储罐外罐是确保LNG储罐安全的关键设施,预应力筋施工过程是建立结构受力体系的重要环节,研究其建立过程对LNG储罐具有重要意义。以某大型LNG储罐为背景,选用大型通用有限元软件ANSYS建立有限元实体模型,分析了LNG储罐在预应力筋施工过程中罐体的变形、应力状态以及预应力筋应力状态,验证了LNG储罐罐体在预应力施工过程中受力性能良好并在控制范围内。     

基于混凝土低温本构LNG储罐泄漏分析

提出一种LNG储罐泄漏分析的新型方法,针对LNG储罐泄漏条件,利用ANSYS软件建立有限元模型,采用混凝土材料在低温环境下的本构关系,进行温度、预应力、自重、液压作用下结构的变形以及罐壁受压区高的分析,并将基于常温本构的分析结果与基于低温本构的分析结果进行比对。结果表明:整个罐壁的低温区在采用同一种低温本构的情况下,与常温本构下的结果相比,结构的变形减小,截面受压区高度随温度降低而降低;当按照温度梯度的分布,罐壁的低温区采用多种低温本构进行分析时,结构的整体变形增大、截面受压区高度增大。在储罐结构设计时应考虑混凝土在低温环境下的力学特性对结构抗力的影响,尤其是温度梯度对结构抗力及截面延性的不利影响。     

内部爆炸下气相连通管线对相邻储罐的影响研究

为研究固定顶储罐内部火灾爆炸的极限工况下,气相连通管线随罐顶位移导致相邻储罐顶发生破裂的风险,对典型储罐内部爆炸过程进行模拟研究,获得爆炸超压随时间变化曲线。针对储罐罐顶气相连通管线直连和π型连接形式,建立有限元模型,分别对爆炸事故工况下储罐顶整体破裂和120?破裂泄压的场景进行模拟研究,计算储罐及连通管线的位移参数及破坏后果。结果表明,储罐顶部整体破裂和120?破裂泄压时,两种连接形式的气相连通管线都不会损坏,但π型连接比储罐直连形式对相邻储罐罐顶的应力作用更小。     

大型液化天然气储罐穹顶的优化设计

分析大型液化天然气LNG全容罐的混凝土穹顶结构受力特性。根据已有工程实例,采用有限元分析软件ANSYS建立大型预应力混凝土LNG全容罐的外罐实体模型。方案设计中考虑多种影响穹顶结构应力及变形的因素,包括外罐直径、穹顶曲率半径以及穹顶厚度。通过计算具有不同几何尺寸的LNG储罐,并对比分析其应力及变形结果,得到各因素对储罐穹顶应力及变形影响的最优状态。研究成果可为大型LNG储罐结构的设计提供一定参考,并为我国今后引进和自主设计大型LNG储罐提供一些优化设计建议。     

内爆载荷下储罐薄弱位置处压力的简化计算

以3000 m~3拱顶储罐为研究对象,利用韧性材料拉伸时的应力-应变变化规律解释了内爆载荷作用下,储罐薄弱位置处强度失效的演变分为线弹性阶段、屈服变形阶段、变形强化阶段和强度破坏阶段。依据GB 50341-2014设计并建立易于求解的储罐几何模型,基于TNT当量法计算了内爆载荷下液位处于不同高度的储罐薄弱位置处的冲击波超压值。计算结果表明,储罐内液位高度接近满罐时液位高度的75%时,储罐薄弱位置处产生的冲击波超压值最大。