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        某低溫液體(LNG)燃料罐應(yīng)力分析

        2015-11-04 07:55:44周萍
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年21期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)力分析有限元強(qiáng)度

        摘 要: 本文對某低溫液體(LNG)燃料罐在運(yùn)輸過程中所受載荷作用下,其結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平進(jìn)行了計(jì)算。并對其結(jié)構(gòu)合理性給出意見,供工程參照。

        關(guān)鍵詞: 燃料罐;應(yīng)力分析;有限元;強(qiáng)度

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.055

        1 前言

        隨著能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變及日益增加的環(huán)境壓力,LNG 這一優(yōu)質(zhì)清潔能源的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍,液化天然氣( LNG), 隨之而來的LNG 運(yùn)輸及儲存設(shè)備也呈現(xiàn)了較好的發(fā)展勢頭.隨著LNG罐子的參數(shù)向大型化的發(fā)展,其在結(jié)構(gòu)、載荷等方面的要求提高,因此,如何合理有效進(jìn)行罐子的設(shè)計(jì)已成為設(shè)計(jì)的重中之重。而在實(shí)際分析的過程中常存在一些問題,主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)模型構(gòu)建不合理;(2)邊界條件及載荷施加考慮不準(zhǔn)確;(3)工況組合不符合標(biāo)準(zhǔn)要求;(4)應(yīng)力分類不合理。

        以上原因也導(dǎo)致評定結(jié)果存在較大問題。本文針對上述問題,綜合性地對某球形儲罐進(jìn)行了應(yīng)力分析,得出結(jié)構(gòu)處理意見,為實(shí)際工程提供參考。

        2 結(jié)構(gòu)模型

        該低溫液體(LNG)船用儲罐為八點(diǎn)支撐內(nèi)、外罐結(jié)構(gòu),為阻隔熱量的傳遞,內(nèi)外罐間抽真空并通過玻璃鋼支撐件連接。

        3 計(jì)算工況

        本文計(jì)算四種工況載荷施加情況 :

        工況1-運(yùn)動方向:最大額定質(zhì)量乘以2倍的重力加速度,1.14內(nèi)容器壓力+0.1MPa外殼壓力+船運(yùn)罐自重+封頭投影面0.035MPa壓力;

        工況2-同運(yùn)動方向成直角的水平方向:最大額定質(zhì)量乘以重力加速度,1.14MPa內(nèi)容器壓力+0.1MPa外殼壓力+船運(yùn)罐自重+罐體投影面0.0027MPa壓力;

        工況3-垂直向上:最大額定質(zhì)量乘以重力加速度,1.14MPa內(nèi)容器壓力+0.1MPa外殼壓力+罐體投影面0.0027MPa壓力;

        工況4-垂直向下:最大額定質(zhì)量乘以2倍的重力加速度,1.14MPa內(nèi)容器壓力+0.1MPa外殼壓力+罐體投影面0.0054MPa壓力。

        4 有限元模型

        根據(jù)相關(guān)圖紙中2m3/1MPa低溫液體(LNG)船用儲罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),利用有限元軟件Ansys/workbench對低溫液體(LNG)船用儲罐的整體結(jié)構(gòu)建立了三維有限元模型各個結(jié)構(gòu)的有限元模型。

        5 約束

        工況1-4的邊界條件為:一側(cè)鞍座底板施加六個自由度約束(ZX=0,DY=0,DZ=0,RX=0,RY=0,RZ=0),另一側(cè)鞍座底板施加五個自由度約束(DY=0,DZ=0,RX=0,RY=0,RZ=0)。

        6 計(jì)算結(jié)果與分析

        通過上述計(jì)算分析,得到以下結(jié)論:

        (1)內(nèi)外容器的最大表面應(yīng)力、最大中間應(yīng)力均小于許用值,強(qiáng)度滿足要求;

        (2)鞍座、冷箱的最大表面應(yīng)力小于許用值,強(qiáng)度滿足要求;

        (3)支撐管和墊板米塞斯應(yīng)力小于許用值,強(qiáng)度滿足要求;

        (4)玻璃鋼支撐件的最大剪切應(yīng)力小于許用值,強(qiáng)度滿足要求;

        通過以上完整的應(yīng)力分析評定,該LNG罐子結(jié)構(gòu)合理,強(qiáng)度滿足要求。

        參考文獻(xiàn):

        [1]JB4732-95.鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [2]趙彩云.國內(nèi)小型LNG 儲罐建造能力淺析[J].城市建設(shè)理論研究,2012(24):77.

        [3]GB 18442.16—2011.固定式真空絕熱深冷壓力容器[S].2011.

        作者簡介:周萍(1985-),女,黑龍江人,碩士,研究方向:船舶力學(xué)。endprint

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