10~3～10~4m~3立式拱顶储罐结构应力分析与弱顶结构评价

论文摘要

石油化工行业的迅猛发展的今天,世界各国都已建造了相当数量的原油储罐,其安全问题的重要性与日俱增。立式储罐是我国石油石化行业中广泛使用的储罐形式,一旦这类设备发生事故,后果不堪设想。所以我们在工程中,通常把罐顶设计成弱顶结构,为了能够使储罐遭到意外超压情况下,罐顶与罐壁连接处发生破坏,避免带来更大的次生灾害。许多专家通常认为锥顶储罐会在罐顶形成受压区,因而具有弱顶保护的效果;由于拱顶罐罐顶结构的自限性不具有弱顶保护效果;拱顶储罐是我国大量使用的储罐形式,因此,对其进行安全性研究是很重要的。本文以1×10~3m~3、3×10~3m~3、5×10~3m~3和1×10~4m~3四种不同容积的立式拱顶储罐为研究对象,并以储罐设计中常用的三种设计标准API650、GB50341、SH3046为基础,设计符合标准定义的弱顶储罐,根据三种标准中弱连接定义来判断其是否满足弱顶条件;之后,采用有限元的数值模拟技术,对其进行应力强度、稳定性以及后屈曲分析。本文对四种容积的拱顶储罐建立了强度分析、稳定性分析和后屈曲分析的有限元模型,基于三种标准设计的相同容积拱顶顶储罐,其罐顶破坏压力、罐底破坏压力、弱顶评价强度比系数、提离半径和高度基本相同,三种标准设计规范对储罐弱顶结构连接的性能影响较小。随着储罐容积的增大,储罐的弱顶性能逐渐增强。储罐的失稳压力远大于其破坏压力,所以在发生失稳破坏前发生强度破坏;其储罐发生屈曲后的破坏压力要小于发生屈曲前的破坏压力。为了使四种容积的拱顶储罐设计成弱顶结构,对其罐顶的曲率半径和罐顶板与罐壁板连接焊缝的高度进行了研究,结果表明当增大罐顶曲率半径或者减小焊缝余高的时,可实现弱顶结构设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 一、研究目的及意义
• 二、国内外研究现状
• 三、主要研究内容
• 第一章 立式储罐概述
• 1.1 立式储罐的基本结构
• 1.1.1 罐顶结构
• 1.1.2 罐壁结构及设计方法
• 1.1.3 罐底结构
• 1.1.4 地基结构
• 1.2 立式储罐材料的要求
• 第二章 立式储罐结构应力分析的有限元法及弱顶结构评价方法
• 2.1 立式储罐有限元分析模型建立
• 2.2 立式储罐有限元分析的理论方法
• 2.2.1 大位移弹性静力学分析的有限元理论
• 2.2.2 罐底与地基、肋条与顶板接触分析的有限元理论
• 2.2.3 储罐稳定性分析的有限元理论
• 2.3 立式储罐强度与弱顶结构评价方法
• 2.3.1 储罐强度与破坏评价方法
• 2.3.2 储罐弱顶结构评价方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 立式拱顶储罐设计分析与弱顶结构评价
• 3m³ 立式拱顶储罐设计分析及弱顶结构评价'>3.1 3×10³m³立式拱顶储罐设计分析及弱顶结构评价
• 3.1.1 常规设计参数
• 3.1.2 弱顶结构评价
• 3m³ 立式拱顶储罐设计分析及弱顶结构分析'>3.2 1×10³m³立式拱顶储罐设计分析及弱顶结构分析
• 3.2.1 常规设计参数
• 3.2.2 弱顶结构评价
• 3m³ 立式拱顶储罐设计分析及弱顶结构分析'>3.3 5×10³m³立式拱顶储罐设计分析及弱顶结构分析
• 3.3.1 常规设计参数
• 3.3.2 基于三种标准设计的储罐弱顶结构评价
• 4m³ 立式拱顶储罐设计分析及弱顶结构分析'>3.4 1×10⁴m³立式拱顶储罐设计分析及弱顶结构分析
• 3.4.1 常规设计参数
• 3.4.2 弱顶结构评价
• 3.5 本章小结
• 第四章 立式拱顶储罐有限元分析与弱顶结构评价
• 3m³ 立式拱顶储罐有限元分析及弱顶结构评价'>4.1 3×10³m³立式拱顶储罐有限元分析及弱顶结构评价
• 3m³ 立式拱顶储罐有限元分析'>4.1.1 基于SH3046 标准设计的3×10³m³立式拱顶储罐有限元分析
• 3m³ 立式拱顶储罐有限元分析'>4.1.2 基于GB50341 标准设计的3×10³m³立式拱顶储罐有限元分析
• 3m³ 立式拱顶储罐有限元分析'>4.1.3 基于AP1650 标准设计的3×10³m³立式拱顶储罐有限元分析
• 4.2 其它容积立式拱顶储罐的有限元分析及弱顶结构评价
• 3m³ 立式拱顶储罐有限元分析及弱顶结构评价'>4.2.1 1×10³m³立式拱顶储罐有限元分析及弱顶结构评价
• 3m³ 立式拱顶储罐有限元分析及弱顶结构评价'>4.2.2 5×10³m³立式拱顶储罐有限元分析及弱顶结构评价
• 4m³ 立式拱顶储罐有限元分析及弱顶结构评价'>4.2.3 1×10⁴m³立式拱顶储罐有限元分析及弱顶结构评价
• 4.3 本章小结
• 第五章 立式拱顶储罐非标准设计方法及有限元分析
• 5.1 罐顶曲率半径对储罐弱顶性能的影响
• 3m³ 罐顶曲率半径对其弱顶性能影响'>5.1.1 3×10³m³罐顶曲率半径对其弱顶性能影响
• 3m³ 罐顶曲率半径对其弱顶性能影响'>5.1.2 1×10³m³罐顶曲率半径对其弱顶性能影响
• 3m³ 罐顶曲率半径对其弱顶性能影响'>5.1.3 5×10³m³罐顶曲率半径对其弱顶性能影响
• 4m³ 罐顶曲率半径对其弱顶性能影响'>5.1.4 1×10⁴m³罐顶曲率半径对其弱顶性能影响
• 5.2 罐顶板与壁板连接焊缝高度对储罐弱顶性能的影响
• 3m³ 罐顶板与壁板连接焊缝高度对其弱顶性能影响'>5.2.1 3×10³m³罐顶板与壁板连接焊缝高度对其弱顶性能影响
• 3m³ 罐顶板与壁板连接焊缝高度对其弱顶性能影响'>5.2.2 1×10³m³罐顶板与壁板连接焊缝高度对其弱顶性能影响
• 3m³ 罐顶板与壁板连接焊缝高度对其弱顶性能影响'>5.2.3 5×10³m³罐顶板与壁板连接焊缝高度对其弱顶性能影响
• 4m³ 罐顶板与壁板连接焊缝高度对其弱顶性能影响'>5.2.4 1×10⁴m³罐顶板与壁板连接焊缝高度对其弱顶性能影响
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要