液化天然气储罐外壳结构模态分析

针对目前国内外对液化天然气(LNG)储罐振动特性的研究相对较少这一问题,本文应用高级ANSYS软件开展了LNG储罐外壳的自振特性模态分析,建立了LNG储罐外壳三维有限元模型,经过扩展模态分析,得到了LNG储罐有限元模型的频率、振型及振型的分布特点,为进一步开展LNG储罐外壳的地震响应分析奠定良好的基础.     

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...     

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.     

近断层地震动作用下15×10~4m~3储罐地震响应分析

为了研究在近断层地震激励下大型立式储罐的响应问题,本文利用有限元软件ADINA建立了15×10~4m~3立式储罐模型,对储罐模型输入地震激励,将得到的地震响应有限元解与弹性耦联理论解进行对比分析。输入三类近断层地震动进行地震响应分析。结果表明,在脉冲型近断层地震动作用下,由于其含有丰富的长周期成分,所引起的晃动波高明显大于无速度脉冲近断层地震动,倾覆弯矩也偏大。近断层地震动作用下,引起较大的地震响应,需要对大型立式储罐采取隔震措施。     

大型LNG储罐在内罐泄漏工况下的有限元分析

内罐泄漏工况是LNG储罐在进行结构分析时必须要考虑的重要工况之一,其结构分析是大型LNG储罐技术研发的重要组成部分。低温作用与预应力引起结构收缩,而附加液体荷载则造成罐壁外扩,这两方面的作用对结构水平方向上的位移影响最大。本研究使用有限元分析方法,分四种情况对储罐结构进行了分析,得到了随着泄露液位的增加,结构的最大位移亦随之增加;且最大位移产生的部位也随液位的不同而有所不同;四种工况下结构模型的第一主应力最小值接近,高、中、低液位下结构的第一主应力数学最大值接近,但均显著大于无泄漏对比模型。并依据有限元分析结果,有针对性地提出了储罐结构设计建议。     

竖向地震动对摩擦摆隔震LNG储罐地震响应的影响

为了研究竖向地震动对摩擦摆隔震LNG储罐地震响应的影响,由摩擦摆的滑块受力平衡推导出考虑竖向地震动的摩擦摆隔震系统的水平力与位移的滞回关系与隔震周期,指出LNG储罐考虑竖向地震动的必要性。引入由碟形弹簧和摩擦摆组合而成的三维基础隔震系统,讨论不同竖向地震动强度对LNG储罐的地震响应的影响,研究结果表明:LNG储罐地震响应必须考虑竖向地震动,尤其是竖向地震动强度较大时;竖向隔震周期0.4s,或者竖向阻尼比0.2～0.3,或者减小摩擦摆的摩擦系数与曲率半径,可以有效地降低竖向地震动对LNG储罐地震响应的影响。     

大型LNG储罐环形挡板防晃分析

为了控制地震作用下LNG储罐流体的晃动幅度,选取16万m3LNG储罐为研究对象,应用ADINA有限元软件,采用CFD方法分别建立无环板和有环板储罐的三维结构模型及相应的流体模型,进行在水平地震激励下的地震响应计算。通过改变环板在内罐壁上的高度和宽度等参数,分析环板的防晃效果以得到最优设计。结果表明:环板位置越靠近自然波高峰值,波高降低越明显;随着环板宽度变大,波高先降低后升高;液面下0.8m处2~3m宽的环板,防晃效果较好。建议采用环形挡板进行防晃设计时,对其进行优化设计。     

随机地震激励下高台基木结构古建筑的响应分析

为了研究高台基木结构古建筑的随机地震响应特征,以西安鼓楼为例,分别建立了鼓楼下部高台基、上部木结构和整体结构的有限元模型。选择合理的地震动模型,采用绝对位移直接求解的虚拟激励法,利用ANSYS有限元软件的谐响应分析模块对鼓楼进行了随机地震响应分析,分别得到了鼓楼通柱有关节点的位移和加速度功率谱。结果表明:在随机地震激励下,结构位移和加速度功率谱峰值所对应的频率和结构基本自振频率较为一致;高台基的存在改变了结构位移和加速度功率谱的大小及分布规律,且使得结构位移和加速度功率谱峰值增大。高台基对整体结构的抗震是不利的,在高台基古建筑的结构分析时必须考虑其不利影响。     

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。     

三跨曲线刚构桥地震谱响应分析

以一座三跨连续刚构桥为研究对象,利用大型通用有限元程序,建立了其三维有限元动力计算模型。通过模态分析,得到桥梁的自振特性。借鉴建筑结构抗震设计标准地震反应谱,进行桥梁的地震谱响应分析。通过模态的扩展和组合,得到了节点的应力和节点位移响应的时间历程曲线。为曲线连续刚构桥的抗震理论研究和工程设计提供参考依据。     

应用摩擦摆支座的单层球面网壳地震响应分析

为研究摩擦摆支座对网壳结构抗震性能的影响,本文分析摩擦摆支座的隔振机理,应用LS-DYNA有限元软件对摩擦摆支座进行实体建模,并验证该种建模方法的正确性。将静力作用下的铰支座和摩擦摆支座单层球面网壳的力学性能进行对比,结果表明应用摩擦摆支座使网壳结构的初始变形增大;在此基础上,对应用摩擦摆支座的单层球面网壳施加不同强度的地震动,从杆件轴力、节点加速度和节点相对位移三个方面对结构的动力响应特性进行分析,并讨论摩擦摆支座在单层球面网壳结构中的有效性和适应性,得到随着地震动强度的增加,轴力振动幅值减小的杆件数目及加速度和相对位移减小的节点数目也是增加的结论。最后,通过对最外环杆件截面加强,对应用摩擦摆支座的单层球面网壳同样进行地震响应分析,讨论外环杆件加强对结构抗震性能的影响。     

大跨网壳结构非一致激励竖向地震响应分析

考虑大跨结构的地震响应随地震动空间变化的特性,研究非一致激励下大跨结构的运动方程,运用虚拟激励法的原理对非一致激励下的大跨网壳结构的地震响应进行分析,在ANSYS软件中将非一致激励考虑为静力计算和谐响应计算。通过对平面直径为80 m的单层球面网壳结构的算例分析,得到了竖向地震作用下网壳结构的地震响应变化规律,并与一致激...     

半刚性连接球面网壳结构的动力分析

通过半刚性节点模型,利用有限元方法对球面网壳结构进行动力分析.建立了半刚性情形下单元刚度矩阵.通过求解特征值问题,得到半刚性球面网壳结构自振特性规律,并与理想刚接及理想铰接情形进行了对比.采用时程分析法对球面网壳进行了水平地震作用下的分析计算,比较了半刚性节点模型所得结果与理想刚接及理想铰情形的异同,说明使用半刚性模型进行结构计算分析的合理性.论文结论对网壳结构的工程设计及施工有一定的参考价值.     

SMA弹簧-摩擦支座在双层球面网壳结构中的隔震控制分析

提出一种由形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)螺旋弹簧和平面滑动支座组成的SMA弹簧-摩擦支座(SMA Spring-Friction Bearing,简称SFB)。根据SFB的构造和工作原理,推导了描述其力学性能的理论模型。为考察SFB在双层球面网壳结构隔震控制中的适用性和减振效果,将SFB设置在网壳屋盖与下部结构之间形成柱顶隔震机制。通过有限元分析软件SAP 2000建立含有下部结构的网壳结构隔震体系数值计算模型,针对这一网壳隔震体系的地震响应进行数值模拟。计算结果表明,SFB能够有效降低网壳结构的地震响应,并具有优良的支座位移控制性能与复位能力。     

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构C5区地震响应分析

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构C5区为双层网壳结构,结构形式复杂,杆件众多,其抗震性能是设计与分析中的关键问题。对C5区建立有限元模型,首先进行了自振模态分析,初步了解了其动力特性。然后,根据规范合理选择地震波,进行动力时程分析,研究了模型在8度多遇及罕遇地震作用下的动力响应和杆件内力情况。分析结果表明:C5区的自振频率分布十分密集,振型以竖向振动为主且对称出现;在8度多遇地震作用下,整体杆件地震内力系数均处于较低水平,上弦及下弦杆件的地震内力系数稍大,受地震作用影响较大;在8度罕遇地震作用下,上、下弦极少数杆件的应力进入塑性范围,其余杆件的应力均处于弹性范围内,整体塑性发展程度较弱;在8度多遇及罕遇地震作用下,结构的层间位移角、剪重比等指标均满足规范要求。总体来说,结构在8度多遇及罕遇地震作用下能实现"小震不坏、大震不倒"的抗震设防水准要求,抗震性能良好。     

大型液化天然气(LNG)储罐地震响应分析

基于陆培炎提出的横向荷载作用下土、桩共同作用的集中力弹簧模型,将桩土共同作用简化为弹簧,考虑地震下的响应,在弹簧的基础上增加了阻尼器以模拟土的阻尼特性。通过集中质量法模拟地震作用下液化天然气对罐璧的动压力。利用ANSYS有限元分析软件,通过APDL语言建立桩-土-结构整体三维精细模型,对空罐、半罐及满罐三种工况进行了分析,并对基础刚接、基础隔震及考虑桩土作用及隔震垫三种情况进行了地震响应对比。     

围护墙多功能减震结构振动台试验研究

为研究围护墙多功能减震结构的减震特性和减震效果,按1∶3缩比制作围护墙钢框架减震结构模型和非减震结构模型,并进行模拟地震振动台试验,研究不同工况下的模型结构动力特性及随着输入不同加速度峰值的El Centro地震波激励下的加速度反应和位移反应。结果表明:结构的自振频率和振型控制与调谐质量阻尼器的个数有关,减震结构对于控制结构的加速度和位移响应非常有效,顶层的减震幅度最大,并在地震波为4 m/s2时,减震效果最佳。通过减震指标动力放大系数和减震率共同评价减震结构对加速度反应和位移反应的控制,说明减震结构对位移的控制效果更优。     

桩-土-结构相互作用下网壳结构简化计算方法

基于桩-土相互作用中地基土的离散模型和有限元模型,采用空间S-R模型和整体有限元法分别建立桩-土-单层柱面网壳结构相互作用的简化模型和一体化模型,简化模型中将地基土以离散的弹簧单元模拟,通过与一体化模型的对比分析,探究空间S-R模型分析桩-土-结构相互作用下大跨空间结构的适用性和精确度。研究表明:采用空间S-R模型建立的简化模型能够较好地模拟网壳结构自振特性和网壳屋盖地震响应,便于工程应用。简化模型得到的网壳屋盖第一阶自振频率与一体化模型的计算误差在10%之内,在不同地震作用下,简化模型得到的网壳屋盖节点加速度峰值与一体化模型结果的最大误差为13.05%,位移最大值的最大误差为7.20%,杆件内力最大误差为9.59%。     

某站房结构抗震性能分析及采用粘滞阻尼器的减震分析

对某站房结构进行了罕遇地震下的抗震性能分析。屋面和拱支撑的位移较大,屈服杆件集中在屋面,并且夹层结构层间位移超限,不满足抗震设防目标的要求。随后采用粘滞阻尼器进行了减震分析。对替换屋面杆件为阻尼器、在拱上支撑之间设置阻尼器以及两者相组合的方式进行了比较。组合方式的减震效果最优。对25m夹层采用在端部柱间设置阻尼支撑的方式,层间位移减小显著,满足了抗震设防目标的要求。