大型储液罐流固耦合地震反应分析

论文摘要

随着工业的发展,尤其是石化工业的发展,大型储液罐的应用越来越广泛,但是其一旦遭受地震破坏,不仅造成重大经济损失还会引起严重的次生灾害,因此有必要研究分析大型储液罐的地震反应,深入探索其耦合振动机理,预测结构在地震荷载作用下的动力反应特征,为其抗震设计理论和抗震性能研究提供参考。本文针对大型储液罐,分别从有限元法角度和解析法角度对其地震反应进行分析,以找出其地震反应的一些规律和两种分析方法计算结果之间的差别。主要内容有:1.阐述流固耦合理论研究的进展和大型储液罐抗震研究的现状,介绍流固耦合力学的一些基本理论;2.基于势流理论,用势流单元来模拟流体,用壳单元来模拟储液罐,采用位移-速度势有限元格式,阐述ADINA软件实现大型储液罐流固耦合地震反应分析的过程,通过算例,找出储液罐地震反应的一些规律;3.从解析法角度详细阐述了Housner法和速度势描述法求解储液罐流固耦合地震反应的过程,通过算例,对比了解析法和有限元法的计算结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 流固耦合理论研究进展
• 1.2.1 流固耦合概念
• 1.2.2 理论研究进展
• 1.2.3 分析方法和分析模型
• 1.3 国内外大型储液罐抗震研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 流固耦合力学的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 流体力学基本理论和基本方程
• 2.2.1 流体的运动描述
• 2.2.2 连续方程
• 2.2.3 势流体
• 2.2.4 拉格朗日方程
• 2.2.5 流体边界条件
• 2.2.6 动水压力的确定
• 2.3 弹性圆柱壳的基本理论
• 2.4 本章小结
• 第三章 流固耦合有限元反应分析
• 3.1 引言
• 3.2 有限元法分析步骤
• 3.3 流固耦合有限元分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于ADINA 程序的大型储液罐地震反应分析
• 4.1 引言
• 4.2 ADINA 软件介绍
• 4.3 ADINA 势流单元模拟流固耦合
• 4.3.1 基本假定
• 4.3.2 建模
• 4.4 大型储液罐流固耦合地震反应有限元分析算例
• 4.4.1 储罐的加速度反应分析
• 4.4.2 储罐的应力分析
• 4.4.3 自由液面波高对储罐内力的影响
• 4.4.4 液高、加速度峰值不同时的应力分析
• 4.4.5 储液罐的自振频率对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 流固耦合解析算法
• 5.1 引言
• 5.2 Housner 法
• 5.3 速度势描述法
• 5.4 解析法与有限元法的算例结果对比
• 5.4.1 储液罐内液体的自振周期对比
• 5.4.2 储液罐内力对比
• 5.4.3 储液罐液面波高的对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 结语与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 攻读硕士期间主要参与的课题