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1、第40卷第9期浙江大学学报(工学版)Vol.40No.92006年9月JournalofZhejiangUniversity(EngineeringScience)Sep.2006基于组合圆柱壳理论的大型油罐应力分析陈志平,沈建民,葛颂,蒋伟华,蒋家羚(浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027)摘要:为准确获得大型石油储罐的壁板应力分布,提出了一种长短圆柱壳解析方法.当考虑到底板与第1层壁板连接处边缘力系对第2层壁板的影响,将第1层壁板视为短圆柱壳,其他各层壁板视为长圆柱壳,同时采用
2、刚性弹性地基梁耦合模型模拟底板时,导出了大型油罐壁板的应力表达式.以15104m3浮顶油罐为研究对象,进行充水试验的现场应力测试,获得了实测应力分布.结果表明,由该方法得到的理论值与实测值吻合得较好,最大误差为6.02%,满足工程误差精度的要求,可为油罐进一步大型化提供技术支持.关键词:组合圆柱壳;大型石油储罐;应力分析;应力测试中图分类号:TE972;TU311文献标识码:A文章编号:1008973X(2006)09163305Stressanalysisoflargeoilsto
3、ragetanksbasedoncombinedcylindricalshellCHENZhiping,SHENJianmin,GESong,JIANGWeihua,JIANGJialing(InstituteofChemicalProcessMachinery,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Foraccuratelyobtainingthestressdistributionsoflargeoilstoragetanksshe
4、ll,ananalyticalmethodforsolvingthelongshortcylindricalshellswasproposed.Whentheeffectsoffringeforcesystemswithinlinksbetweenthebottomplateandthefirstshellonthesecondshellwereconsidered,thefirstshellwasregardedasashortcylindricalshellandtheothershellswer
5、econsideredaslongcylindricalshells.Whenthebottomplatewassimulatedbyusingabeamcouplingmodelontheelasticinflexiblefoundation,thestressexpressionsfortheoiltankshellswerederived.Byconductingwateringexperimentonthe154310moiltankwithfloatingroof,thepractica
6、lstressdistributionswereobtainedbyusingfieldstresstesting.Theresultsshowthatthetheoreticalvaluesachievedbythemethodagreewellwiththetestingvalueswhenthemaximumerroris6.02%,andcansatisfytherequirementofengineeringprecisionandprovideatechniquesupportfore
7、nlargingoiltanks.Keywords:combinedcylindricalshell;largeoilstoragetank;stressanalysis;stresstesting立式圆柱形钢制外浮顶储罐结构简单、易于制应力最复杂的部位之一.造,是国家战略石油储备库的关键设备.这类储罐内大型油罐属于旋转薄壳结构,其结构、载荷和约部受液压作用,自下而上液柱静压力逐渐减小.遵循束情况均满足轴对称条件,各层壁板可视作轴对称等强度设计理念,大型油罐一般由多层不等厚的圆载荷作用下的圆柱壳,且
8、各层壁板在对接处以及底柱形筒节焊接而成.从下往上数,第1层筒节的壁板层壁板与底板连接处,均存在由弯矩和剪力组成的厚度最大,向上依次减薄;最大应力出现在罐壁的下边缘力系.由于壁板宽度一般在2~3m范围内,根部,通常在第1层或第2层壁板上,该区域也是全罐据圣文南原理,各层壁板的两端都应考虑边缘力系,收稿日期:20050713.浙江大学学报(工学版)网址:www.journals.zju.edu.cn/eng基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(
