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LNG储罐在冲击荷载作用下的受力分析

作　者: 田晓雪
导　师: 张云峰
学　校: 东北石油大学
专　业: 油气田防灾减灾工程及防护工程
关键词: LNG储罐 ANSYS/LS-DYNA 动力冲击荷载
分类号: TE972
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

液化天然气(Liquified Natural Gas,简称LNG)作为优质能源在世界范围内的需求日趋增多,相应的作为LNG储备容器也随之增加,LNG储罐作为气源接收站的重要设备,为重要用气部门及设施安全运行提供有力保障,具有不可替代的作用。因储罐中的LNG为易燃、易爆介质,一旦遭受破坏,大量可燃液体外泄和燃烧,可能导致毁灭性的次生灾害。因此储罐在冲击荷载作用下的安全性是建造储罐的重要问题之一。本文介绍了LNG储罐的发展概况;结构动力分析方法的基本原理;钢筋混凝土在冲击荷载作用下的材料动态力学特性;然后对ANSYS/LS-DYNA在求解冲击问题中的单元类型、材料模型和接触类别等问题进行详细说明,选出适合于冲击荷载作用下储罐结构分析模型的建模方法。针对LNG储罐在冲击荷载作用的下的动力性能进行了研究,主要用以一质量块来撞击储罐外壁和穹顶,选择11种荷载工况,对其结果进行分析比较:1.在质量块的质量和速度一定的情况下,质量块撞击储罐罐壁不同位置时,其等效应力随着储罐高度的降低而降低;在质量一定,速度不同的情况下,质量块以速度为70m/s时对LNG储罐外罐壁的影响最大。2.在质量块以不同速度冲击穹顶时,随着时间的增加穹顶应力扩散的范围逐渐增加,当达到最大面积时,基本为整个穹顶。穹顶和罐壁的交界处附近也有应力,因此质量块冲击穹顶时影响最大。储罐在冲击下应力由撞击点呈圆形向外扩展,储罐的最大应力发生在撞击点。3.在撞击点在罐壁上的工况中,工况7造成的储罐的应力最大,工况10、11的影响范围大。在工况7下,罐体仅表面混凝土失效,但内部混凝土并未发生破坏。因此应该加强穹顶和罐壁交界处的构造措施,避免严重的破坏发生。而穹顶处的冲击则表现出,持续时间长,范围大,而且由于重力的作用会造成重物反复的撞击穹顶,对穹顶的影响较大,需加强保护,尽量避免重物跌落。4.冲击荷载只会影响到撞击点局部应力的变化,产生高应力、大应变,对其他部分基本不会影响。研究结果表明:在撞击点在罐壁上的工况中,撞击罐壁上部时对储罐的影响较大,罐体仅表面混凝土失效,但内部混凝土并未发生破坏。因此应该加强穹顶和罐壁交界处的构造措施,避免严重的破坏发生。而穹顶处的冲击则表现出,持续时间长,范围大,而且由于重力的作用会造成重物反复的撞击穹顶,对穹顶的影响较大,需加强保护。

LNG储罐在冲击荷载作用下的受力分析

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