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液化石油气球罐广泛应用于石油、化工等行业,是石油化工装置不可缺少的重要设备,球罐通过支座固定在深环地基之上,周边土壤特性差异会导致球罐发生不均匀沉降,将对球罐的安全生产造成极大的影响。本文对球罐支座沉降应力进行了系统的研究。主要内容包括:
⑴基于弹性力学和结构力学理论建立了球罐支座沉降的力学模型,运用弹性力学物理方程对模型进行了沉降行为分析,得到了球罐支座沉降应力计算公式,以及沉降条件下的轴向压缩应力分布情况,作为应力测试数据处理的理论依据。
⑵基于有限元法对球罐进行了沉降应力分析,运用Pro/E建立球罐三维实体模型,利用Pro/E与ANSYS的无缝结合,导入ANSYS进行有限元分析,通过分析得到了不同支座沉降位移下各支座轴向压缩应力的分布规律。
⑶根据现场具体状况,选取具有代表性的部位进行应力测试,间歇性地采集了12个月内支座测试点的轴向和环向应力变化值,通过前11个月的测量数据进行曲线拟合,得到了第12个月的支座应力预测值,实测值与预测值的误差分析结果表明预测值是可靠的。然后运用沉降应力计算公式对测量数据进行了处理,得到了球罐的沉降情况:支座3和支座7发生了小于1mm的不均匀沉降。同时将该沉降量作为综合分析球罐安全性的主要参数。
⑷根据现场球罐实际工况对计算所得沉降量下球罐进行了静力学分析,结果表明球罐的最大等效应力出现在球壳与支座连接处,其数值小于球罐支座稳定性许用应力,表明球罐目前处于安全状态。本文的研究方法和结果对球罐的安全性研究提供了很好的技术支持,能够解决实际中的同类工程问题。