CN113158357B - 一种风载荷作用下lng全容式储罐受力分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，包括以下步骤：S1、建立LNG全容式储罐三维几何模型；S2、确定分析单元类型和所有材料参数；S3、划分模型结构网格；S4、导出穹顶和墙体所有单元坐标；S5、计算得到每个单元的风载荷；S6、写入所有单元风载荷；S7、加载风载荷及边界条件；S8、求解计算；S9、得出计算结果，完成风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法。本发明能够在提供在风载荷条件下，储罐各个部分的受力结果和状况，为储罐的建造设计方案提供理论依据，优化结构设计，对储罐安全性和经济性具有重要意义。

Description

一种风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法
技术领域
本发明涉及一种基于ANSYS-APDL语言的风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法。
背景技术
液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)主要成分为甲烷，是一种优质清洁能源。随着社会经济的快速发展，能源消耗量激增，LNG储罐数量和规模越来越大，对地区经济发展的作用也愈发重要。
目前，随着环境保护要求越发严格，LNG所占能源消费比率激增，随之配套的大型全容式储罐建造数量持续增多。据相关机构统计，目前全世界已有逾百处LNG接收站及配套工程，已建造LNG储罐数目达到300多座。
储罐在强风作用下产生屈曲变形乃至倾覆(被吹瘪)，或造成储罐的自振而产生破坏等，会带来难以弥补的经济损失和人员伤亡。
因此，在储罐在设计建造方案时，要合理考虑风载荷作用效果，优化结构设计，对储罐安全性和经济性具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，能够模拟储罐风载荷条件下的受力状况，为储罐设计建造方案提供理论依据。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，通过以下步骤实现：S1、建立LNG全容式储罐三维几何模型；S2、确定分析单元类型和所有材料参数；S3、划分模型结构网格；S4、导出穹顶和墙体所有单元坐标；S5、计算得到每个单元的风载荷；S6、写入所有单元风载荷；S7、加载风载荷及边界条件；S8、求解计算；S9、得出计算结果，完成风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法。
更进一步地，在步骤S1中，对LNG储罐进行三维几何建模，包括穹顶、墙体、承台和桩基；储罐穹顶、墙体和承台定义模型中典型关键点位置，依托关键点位置构造储罐1/2截面轮廓线，生成储罐1/2截面平面，旋转生产储罐实体模型；对于桩基，生成定义模型中典型关键点位置，依托关键点位置生产桩基，并循环生产全部的桩基。
更进一步地，在步骤S2中，确定单元类型，确定材料参数，主要包括弹性模量、密度、泊松比和热膨胀系数，并定义桩基截面参数。
更进一步地，在步骤S3中，划分边界，定义适当的网格尺寸，再分别对整体模型进行网格划分。
更进一步地，在步骤S4中，将穹顶和墙体所有单元坐标写入TXT文件。
更进一步地，在步骤S6中，材料参数包括弹性模量、密度、松波比和热膨胀系数，并定义桩基截面参数。
更进一步地，在步骤S7中，为所有节点风加载风载荷和边界条件。
更进一步地，在步骤S9中，得出应力、位移结果，获取每个单元的应力、轴力、弯矩、剪力和位移，并写入TXT文件。
本发明的技术效果在于：本发明能够在提供在风载荷条件下，储罐各个部分的受力结果和状况，为储罐的建造设计方案提供理论依据，优化结构设计，对储罐安全性和经济性具有重要意义。
附图说明
图1是本发明中LNG全容式储罐三维结构分析模型示意图。
图2是本发明中本发明实施例中LNG全容式储罐受力分析方法的流程示意图。
图3是为穹顶风载荷加载示意图。
图4是为墙体风载荷加载示意图
附图标记：1—穹顶、2—墙体、3—承台、4—桩基。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例，如图1到图2所示，本发明公开了一种风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，具体通过以下步骤进行：
S1具体操作为：基于ANSYS APDL语言建立LNG全容式储罐三维精细化几何模型，请参阅图2。使用APDL语言仅对混凝土外罐混凝土结构进行三维几何建模，包括穹顶1、墙体2、承台3和桩基4；对于储罐穹顶1、墙体2和承台3使用APDL语言中K命令定义模型中典型关键点位置，使用L、LARC命令依托关键点位置构造储罐1/2截面轮廓线，使用A命令生成储罐1/2截面平面，使用VROTAT命令旋转生产储罐实体模型；对于桩基4，使用K命令生成定义模型中典型关键点位置，使用L命令依托关键点位置生产桩基4，并配合使用*DO命令，循环生产全部的桩基4。
S2具体操作为：基于ANSYS APDL语言确定分析单元类型和所有材料参数。使用APDL语言ET确定单元类型，使用MP命令确定材料参数，主要包括弹性模量、密度、泊松比和热膨胀系数，并定义桩基4截面参数。
S3具体操作为：基于ANSYS APDL语言划分模型结构网格。使用APDL语言LESIZE划分边界定义适当的网格尺寸，再使用VMESH、VSWEEP命令分别对整体模型进行网格划分。
S4具体操作为：使用APDL语言*VWRITE命令将穹顶1和墙体2所有单元坐标写入TXT文件。
S5具体操作为：借助EXCEL，根据标准GB50009《建筑结构荷载规范》，依照公wk＝βZμSμZw0式，分别依照穹顶1和墙体2每个单位的坐标位置，确定公式中各参数值，并计算单元风载荷值。
S6具体操作为：使用APDL语言*VREAD读入穹顶1和墙体2所有单元的风载荷值至数组。
S7具体操作为：使用BF命令为所有节点风加载风载荷和边界条件。
S8具体操作为：基于ANSYS APDL语言求解计算；
S9具体操作为：使用APDL语言PLNSOL命令可直观显示模型的应力、位移等；使用ETABLE命令，配合*IF、*DO、*GET命令获取每个单元的应力、轴力、弯矩、剪力和位移，并使用*MWRITE将结果写入TXT文件。
使用本方法进行受力分析，一方面能够借助EXCEL计算每个单元位置的风载荷值，准确反映出储罐在风载荷作用下的响应特性，提高计算准确性；另一方面可以借助ANSYSAPDL语言实现单元坐标和单元风载荷值的自动导出与读入；此外，采用APDL语言建立的宏命令还可通过改变参数重复同一类问题的建模，省时高效。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，通过以下步骤实现，其特征在于：
S1、建立LNG全容式储罐三维几何模型；其中，基于ANSYS APDL语言建立LNG全容式储罐三维精细化几何模型，使用APDL语言仅对混凝土外罐混凝土结构进行三维几何建模，该几何模型包括穹顶、墙体、承台和桩基；储罐穹顶、墙体和承台定义模型中典型关键点位置，依托关键点位置构造储罐1/2截面轮廓线，生成储罐1/2截面平面，旋转生产储罐实体模型；对于桩基，生成定义模型中典型关键点位置，依托关键点位置生产桩基，并循环生产全部的桩基；
S2、确定分析单元类型和所有材料参数；
S3、划分模型结构网格；
S4、导出穹顶和墙体所有单元坐标；
S5、计算得到每个单元的风载荷；
S6、写入所有单元风载荷；
S7、加载风载荷及边界条件；
S8、求解计算；
S9、得出计算结果，完成风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法。
2.根据权利要求1所述的风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，其特征在于：在步骤S2中，确定单元类型，确定材料参数，主要包括弹性模量、密度、泊松比和热膨胀系数，并定义桩基截面参数。
3.根据权利要求1所述的风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，其特征在于：在步骤S3中，划分边界，定义适当的网格尺寸，再分别对整体模型进行网格划分。
4.根据权利要求1所述的风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，其特征在于：在步骤S4中，将穹顶和墙体所有单元坐标写入TXT文件。
5.根据权利要求1所述的风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，其特征在于：在步骤S6中，材料参数包括弹性模量、密度、松波比和热膨胀系数，并定义桩基截面参数。
6.根据权利要求1所述的风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，其特征在于：在步骤S7中，为所有节点风加载风载荷和边界条件。
7.根据权利要求1所述的风载荷作用下LNG全容式储罐受力分析方法，其特征在于：在步骤S9中，得出应力、位移结果，获取每个单元的应力、轴力、弯矩、剪力和位移，并写入TXT文件。
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