大型立式儲液罐抗震分析的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文針對大型非錨固式儲罐，采用有限元數(shù)值模擬方法研究了以下三個方面問題：靜載荷下罐-土接觸問題，準(zhǔn)靜態(tài)載荷工況下象足現(xiàn)象，及罐-液耦合模型的地震響應(yīng)。本文研究的主要目的是探尋該復(fù)雜非線性系統(tǒng)的科學(xué)數(shù)值建模方法，以下是本文的三個主要創(chuàng)新點： 1.基于有限元接觸分析，提出了一個新的地基-結(jié)構(gòu)耦合建模方法，以求更合理的描述下節(jié)點區(qū)域(罐壁底部和底板焊接區(qū)域附近)的應(yīng)力情況和地基之間的關(guān)系。該法能通過監(jiān)測地基沉降量，方便地得知罐壁及底板

2、的應(yīng)力應(yīng)變水平和分布情況。 2.總結(jié)并改進了多種象足屈曲現(xiàn)象模擬分析的準(zhǔn)靜態(tài)方法，并創(chuàng)新性地提出了局部罐壁底部預(yù)提離工況下，非錨固罐象足屈曲的動力學(xué)建模方法。 3.通過在地基上作用水平脈沖激勵，來研究罐-液耦合系統(tǒng)的自由振動特性。在這些方法創(chuàng)新基礎(chǔ)上的數(shù)值模擬研究，獲得了一些重要結(jié)果： 1.罐底地基沉降量和罐壁罐底板之間應(yīng)力水平存在對應(yīng)關(guān)系，具有工程應(yīng)用的價值。 2.利用非線性有限元研究象足屈曲產(chǎn)生的機理

3、，證實了：罐壁豎直軸向壓應(yīng)力和由內(nèi)壓(靜水和動水壓力疊加)所產(chǎn)生的罐壁環(huán)向拉應(yīng)力共同導(dǎo)致罐壁失穩(wěn)，發(fā)生彈塑性屈曲變形。并且與目前國內(nèi)外眾多儲罐抗震規(guī)范一致的是，罐壁的豎直軸向壓應(yīng)力是發(fā)生屈曲失穩(wěn)的主導(dǎo)因素。 3.考慮罐-液耦合系統(tǒng)的固有頻率求解是非線性問題，本文運用脈沖響應(yīng)試驗方法建立有限元模型，通過Fourier變換，從時域相應(yīng)結(jié)果獲得系統(tǒng)的頻譜。 4.另外，對地面加載單項正弦共振波和三向El.Centro地震波，成功