PDF《第##卷第#期应》

7850 抗风圈厚度 (windshield thickness)(mm)

8 钢筋混凝土环墙弹性模量 (elasticity modulus of reinforced concrete ring wall)(Pa) 2*

1010 长度(length)(mm)

800 砂土地基弹性模量 (elasticity modulus of sand foundation)(Pa) 1.6*

107 (2)结构部件 模型部件包括罐顶、罐壁、罐底、抗风圈以及 地基基础,地基基础由混凝土环梁和砂土两部分组 成. (3)载荷 运行载荷包括罐体及其他附件自重、罐内储液 对底板的静水压力,以均布载荷形式施加,罐内储 液对罐壁的静压力 [8] , 液体静压力从液面到罐底成三 角形线性分布, 自上至下逐渐增大, 函数表达式为: (2-1) 式中:p―静水压力, Pa;

―储液密度, kg/m3 ;

G―重力加速度,m/s2 ;

H―储液内液体的高度,m;

Z―距离罐底板的轴向距离,m. (4)边界条件及约束条件 地基下表面施加全约束(U1=U2=U3=0) ;

抗风 圈和罐壁采用 Tie 模拟焊接, 罐壁和罐底大角焊缝处 采用 Tie 模拟焊接, 底板与地基之间选择面-面接触, 采用接触单元模拟,并且施加在底板和地基接触的 所有区域,对底板和地基间设置罚函数来模拟摩擦 第#期 杜坚,等:一种谐波沉降下储罐应力分析方法 # 力,摩擦系数取 0.2.储罐初始载荷施加储罐底板静 水压力、储罐壁板储液静压力以及罐体和其他附件 的自重 [9] , 将谐波沉降值以边界条件加载到地基下表 面. (5)网格划分 整个模型包括罐顶、罐壁、罐底、地基、两个 抗风圈六个部分,划分为

36438 个单元 [10] .其中, 罐顶、罐壁、罐底采用壳单元,网格划分属性为四 边形单元, 单元类型为 S4R (4 节点减缩积分壳单元) ;

抗风圈和地基采用实体单元,网格划分属性为六面 体单元,单元类型为 C3D8R(三维

8 节点减缩积分 体单元) . 内浮顶储罐和建立的储罐模型分别如图

1 和2所示: 图1内浮顶储罐图 图2储罐有限元模型 Fig.1 Internal floating roof tank diagram Fig.2 Finite element model of storage tank 根据标准 GB713-2008 《锅炉及压力容器用钢板》 , 可以得到储罐材料的力学特性以及应力强度值,储 罐材料为 Q345-R 和Q235-B 两种,其力学特性见表 2: 表2储罐材料的力学特性及应力强度值 Tab.2 Mechanical properties of tank materials and stress intensity values 材料 牌号 materi al code 屈服强 度yield strength (MPa) 抗拉强 度tensile strength (MPa) 屈强比yiel d rati o PL, PL+ PB (MPa) Q (MPa) Pm ≤Sm (MPa) Q345- R ≥345 510~64

0 0.68

345 (Sy)

345 212.5 (ST/2.4) Q235- B ≥235 375~50

0 0.6

235 (Sy)

235 156.25 (ST/2.4)

3 谐波沉降下储罐应力分析 3.1 谐波沉降函数拟合 储罐设置

24 个观测点,并均匀布置在环墙基础 外壁上,以此测量储罐地基实际沉降数据.所测数 据采用 Fourier 分解处理,拟合成多阶谐波形式,以 便于有限元加载和分析.在沉降分析中,将此谐波 沉降量加载在地基下表面,在此情况下,由于储罐 底板和地基上表面采用相互作用关系,能够较为真 实的模拟出沉降条件下储罐底板的翘离现象 [11] ` [13] . 表35座柴油储罐不均匀沉降实测数据(mm) Tab.3 Measured data of uneven settlement of

5 diesel storage tanks(mm) 观测点 储罐编号(tank number) (observation point) T1 T2 T3 T4 T5

1 194

168 257

270 127

2 189

182 260

278 140

3 190

203 285

272 162

4 200

234 238

271 180

5 207

245 206

268 202

6 230

247 169

269 210