船用LNG儲(chǔ)罐在晃蕩載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)全球化和石油化工業(yè)的迅猛發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)于液化石油氣的需求越來(lái)越大。液化天然氣（LNG）作為一種清潔高效的能源，不但價(jià)格相對(duì)低廉，而且全球存儲(chǔ)、待開(kāi)采量大，是低碳經(jīng)濟(jì)的重要支柱，成為全球增長(zhǎng)最迅猛的能源之一，但是由此引發(fā)的LNG壓力容器的安全性也越來(lái)越受到更多國(guó)家的重視。
　　LNG船在運(yùn)行時(shí)LNG儲(chǔ)罐不僅要承受內(nèi)壓或外壓，一些突發(fā)工況下還會(huì)受到慣性荷載及其介質(zhì)晃動(dòng)引起的沖擊荷載，且屬于第三類壓力容器（危險(xiǎn)等級(jí)高）。根據(jù)技

2、術(shù)要求，應(yīng)該考慮一些極限工況下的影響，分析其位移、應(yīng)力、加速度等指標(biāo)隨時(shí)間變化的規(guī)律，對(duì)LNG船的行駛穩(wěn)定、安全性、設(shè)計(jì)及優(yōu)化有著極為重要的影響。
　　本文根據(jù)一具體項(xiàng)目通過(guò)ANSYS有限元軟件建立了LNG儲(chǔ)罐的三維有限元模型，根據(jù)現(xiàn)有動(dòng)力學(xué)、沖擊、晃動(dòng)及動(dòng)力響應(yīng)等理論，討論并確定了LNG儲(chǔ)罐的動(dòng)力響應(yīng)分析法；根據(jù)中國(guó)船級(jí)社的規(guī)范及技術(shù)要求，確定了LNG儲(chǔ)罐的四種極限工況（即最大慣性力與額定質(zhì)量的規(guī)定）。本文首先進(jìn)行了空罐和滿罐狀

3、態(tài)下的模態(tài)分析，而后根據(jù)船級(jí)社及壓力容器的規(guī)范要求，計(jì)算了四種極限工況的最大慣性力（作為沖擊力的峰值），采用隨時(shí)間減小的三角形脈沖載荷，在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。結(jié)果表明：
　　LNG儲(chǔ)罐在空罐和滿罐兩種狀態(tài)下固有頻率都隨著階數(shù)的增長(zhǎng)逐漸上升，但上升的趨勢(shì)逐步變慢；滿罐狀態(tài)下所對(duì)應(yīng)階數(shù)的固有頻率大于空罐狀態(tài)下對(duì)應(yīng)階數(shù)的固有頻率，即液體的存在使得儲(chǔ)罐的固有頻率提高了；
　　位移變形最大值的響應(yīng)位置并沒(méi)有與力的加載區(qū)域相

4、對(duì)應(yīng)，響應(yīng)最大值保持在沖擊力最大值的時(shí)刻；在沖擊力逐漸減小到零的過(guò)程中，位移響應(yīng)值并沒(méi)有隨著力的減小而降為零，而是最終在某個(gè)時(shí)刻保持在了一個(gè)穩(wěn)定值；在加載區(qū)域一定時(shí)，位移響應(yīng)隨著時(shí)間的變化并沒(méi)有表現(xiàn)在一個(gè)固定區(qū)域上，而是隨時(shí)間的變化而變化；
　　應(yīng)力最大值響應(yīng)位置并沒(méi)有和位移最大響應(yīng)位置保持同步，基本分布在玻璃鋼支撐點(diǎn)位置周邊，這與支撐約束有關(guān)；當(dāng)沖擊力從最大值減小到零的過(guò)程中，應(yīng)力值并未因此減小到零，而是保持在了一個(gè)穩(wěn)定值；整個(gè)