CN117113788B - 一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法 - Google Patents

一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117113788B
CN117113788B CN202311390809.5A CN202311390809A CN117113788B CN 117113788 B CN117113788 B CN 117113788B CN 202311390809 A CN202311390809 A CN 202311390809A CN 117113788 B CN117113788 B CN 117113788B
Authority
CN
China
Prior art keywords
threat
value
data
tank
failure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311390809.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117113788A (zh
Inventor
张明广
朱俊杰
钱城江
张瑜
陈伟
冷源
潘文洁
程巧娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Nangong Emergency Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Nangong Emergency Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Nangong Emergency Technology Co ltd filed Critical Nanjing Nangong Emergency Technology Co ltd
Priority to CN202311390809.5A priority Critical patent/CN117113788B/zh
Publication of CN117113788A publication Critical patent/CN117113788A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117113788B publication Critical patent/CN117113788B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及储罐数据分析技术领域，尤其涉及一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，方法包括：构建罐组三维空间直角坐标系，对罐组储罐依次定位并标识，采集罐组数据和火灾数据；根据罐组三维空间直角坐标系、罐组数据和火灾数据，在三维有限元构建软件中构建罐组三维有限元模型，形成事故仿真过程和事故仿真结果，根据事故仿真结果，提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据；将超压威胁数据和温度威胁数据代入爆炸威胁值计算策略和火灾威胁值计算策略中计算爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值；将结果代入失效威胁计算策略中计算总体失效威胁值，并提取失效威胁数据以对失效威胁进行有序处理。

Description

一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法
技术领域
本发明储罐涉及数据分析技术领域，尤其涉及一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法。
背景技术
化工园区集中管理模式带来的产业集群效应有助于加强各企业的合作、提升整个产业竞争力，但同时也给化工园区带来了较高的风险水平。由于化工园区具有布局集中、土地利用率高、工艺过程复杂性高、物料危险性大、工艺参数严苛等特点，一旦发生事故，极易因物理效应导致多米诺效应，从而引发更严重的次生灾害。
目前的研究目标表明，储罐作为重要储存设备，被大规模地应用在众多油库存储基地中，储罐的安全性问题尤为重要，因此对罐区有序、有针对性的高效防护更为重要。目前，在储罐数据分析技术领域中，较多研究都在针对储罐罐组的多米诺事故链等问题，或者很少有方法着眼于预测储罐发生事故时罐体不同区域的失效问题。
例如在申请公开号为CN116306301A的专利中公开了一种基于神经网络的储罐热屈曲失效预测方法，包括：收集储罐的特征参数；采用有限元软件对储罐进行热屈曲模拟，从而得到不同储罐特征参数下的最低临界温度；收集实际工况中的储罐的特征参数；建立储罐热屈曲行为失效后的神经网络模型，将模拟时采用的储罐特征参数作为输入，模拟得到的最低临界温度作为输出，训练神经网络；根据最低临界温度就可对储罐失效进行安全预测，实现储罐热屈曲失效的快速预测与评价，为储罐的安全性检测奠定基础，保障了油气的存储安全。
上述专利中存在：在储罐数据分析技术领域中，较多研究都在针对储罐罐组的多米诺事故链等问题，或者很少有方法着眼于预测储罐发生事故时罐体不同区域的失效问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，有效解决背景技术中提到的上述问题。
本发明的技术方案如下：
第一方面，提出一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，该方法包括如下步骤：
S1、构建罐组三维空间直角坐标系，对罐组储罐依次定位并标识，采集罐组数据和火灾数据；
S2、根据罐组三维空间直角坐标系、罐组数据和火灾数据，在三维有限元构建软件中构建罐组三维有限元模型，形成事故仿真过程和事故仿真结果，根据事故仿真结果，提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据；
S3、将超压威胁数据和温度威胁数据代入爆炸威胁值计算策略中进行爆炸失效威胁值计算；
S4、将超压威胁数据和温度威胁数据代入火灾威胁值计算策略中进行火灾失效威胁值计算；
S5、将爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值代入失效威胁计算策略中计算总体失效威胁值，并提取失效威胁数据以对失效威胁进行有序处理。
本发明的进一步改进在于，所述S1中罐组数据和火灾数据的具体内容包括：罐组数据包括储罐数据和燃料数据，储罐数据包括储罐几何数据、储罐材料数据和罐间距数据；火灾数据包括火焰高度数据、火焰温度数据。
本发明的进一步改进在于，所述S2中提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据包括以下具体步骤：
S21：根据事故仿真过程，选取罐组三维有限元模型中的一级事故储罐，在罐壁内外表面沿高度方向上均匀布置k个监测点，将储罐按照监测点的位置均匀划分为个区域；
S22：根据事故仿真结果，提取一级事故储罐失效前一时刻k个监测点处的超压威胁数据和温度威胁数据。
本发明的进一步改进在于，所述S22中超压威胁数据的具体内容包括：罐壁外表面的压力值、位移值，外表面压力值为，/>为罐壁外表面第i个监测点的压力值；外表面位移值为/>，/>为罐壁外表面第i个监测点的位移值。
本发明的进一步改进在于，所述S22中温度威胁数据的具体内容包括：罐壁外表面温度值、内表面的压力值、内表面位移值，外表面温度值为，/>为罐壁外表面第i个监测点的温度值；内表面压力值为/>，/>为罐壁内表面第i个监测点的压力值；内表面位移值为/>，/>为罐壁内表面第i个监测点的位移值。
本发明的进一步改进在于，所述S3中爆炸威胁值计算策略包括以下具体步骤：
S31：根据提取得到的外表面压力值，计算每个区域外压威胁值，计算公式为：/>,其中，/>为区域外压威胁值，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的压力值，/>为罐壁受压安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量；
S32：计算罐壁外表面不同区域平整度，计算公式为：，/>为区域罐壁外表面平整度，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的位移值，/>为设定的基准位移，n为区域监测点数量。
S33：提取一级事故储罐失效前一时刻每个区域罐壁长度L、厚度d，计算区域罐壁变形值，计算公式为：，其中，/>为区域罐壁变形值，/>为设定的基准长度，/>为设定的基准厚度，/>为第j个监测点处罐壁厚度。
本发明的进一步改进在于，所述S3中计算爆炸失效威胁值的具体公式为：
；
其中，为爆炸失效威胁值。
本发明的进一步改进在于，所述S4中火灾威胁值计算策略包括以下具体步骤：
S41：根据提取得到的外表面温度值，计算每个区域温度威胁值计算公式为：/>,其中，/>为区域温度威胁值，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的温度值，/>为罐壁受热安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量；
S42：根据提取得到的内表面压力值，计算每个区域内压威胁值，计算公式为：/>,其中，/>为区域内压威胁值，/>为区域罐壁内表面第j个监测点的压力值，/>为罐壁受压安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量。
S43：根据提取得到的内表面位移值，计算罐壁内表面不同区域平整度，计算公式为：/>，/>为区域罐壁内表面平整度，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的位移值，/>为设定的基准位移，n为区域监测点数量。
本发明的进一步改进在于，所述S4中计算火灾失效威胁值的具体公式为：
；
其中，为火灾失效威胁值。
本发明的进一步改进在于，所述S5包括以下具体步骤：
S51：计算总体失效威胁值，总体失效威胁值的计算公式为：；其中，/>为总体失效威胁值，/>为爆炸威胁值占比系数，/>为火灾威胁值占比系数，；
S52：将总体失效威胁值与设定的失效威胁阈值/>进行对比，当/>时结构发生失效；
S53：当时，提取使得结构发生失效的威胁数据，并且对储罐不同区域总体失效威胁值进行排序，对威胁有序处理。
第二方面，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被执行时，实现上述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法。
第三方面，提出一种电子设备，包括存储器，用于存储指令；处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法。
本发明的技术效果如下：
构建了一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，以提高化工园区罐区日常安全防护中的针对性和精确性作为目标，克服了钢制常压储罐结构失效预测中效率低，精确度不高的问题，有效地提高钢制常压储罐结构失效预测精度，实现精确、高效预测。这种方法对罐区进行有限元建模，模拟真实事故场景，并计算火灾和爆炸耦合下储罐结构失效时不同区域所受的威胁，因而可操作性好、精确性高、灵活性高，对于提高罐区日常安全防护中的针对性和效率具有重大现实意义。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法的流程示意图；
图2为本发明的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法的爆炸威胁值计算策略示意图；
图3为本发明的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法的火灾威胁值计算策略示意图；
具体实施方式
本发明旨在提出一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，以提高化工园区罐区日常安全防护中的针对性和精确性作为目标，克服了钢制常压储罐结构失效预测中效率低，精确度不高的问题，有效地提高钢制常压储罐结构失效预测精度，实现精确、高效预测。这种方法对罐区进行有限元建模，模拟真实事故场景，并计算火灾和爆炸耦合下储罐结构失效时不同区域所受的威胁，因而可操作性好、精确性高、灵活性高，对于提高罐区日常安全防护中的针对性和效率具有重大现实意义。
实施例1：
本实施例提出一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，如图1，并结合图2和图3所示，包括以下具体步骤：
S1、构建罐组三维空间直角坐标系，对罐组储罐依次定位并标识，采集罐组数据和火灾数据；
S2、根据罐组三维空间直角坐标系、罐组数据和火灾数据，在三维有限元构建软件中构建罐组三维有限元模型，形成事故仿真过程和事故仿真结果，根据事故仿真结果，提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据；
S3、将超压威胁数据和温度威胁数据代入爆炸威胁值计算策略中进行爆炸失效威胁值计算；
S4、将超压威胁数据和温度威胁数据代入火灾威胁值计算策略中进行火灾失效威胁值计算；
S5、将爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值代入失效威胁计算策略中计算总体失效威胁值，并提取失效威胁数据以对失效威胁进行有序处理。
在本实施例中，采集化工园区罐组数据和火灾数据，是为有限元仿真提供参数支持，所述S1中罐组数据和火灾数据的具体内容包括：罐组数据包括储罐数据和燃料数据，储罐数据包括储罐几何数据、储罐材料数据和罐间距数据；火灾数据包括火焰高度数据、火焰温度数据。
在本实施例中，为了保证有限元仿真结果的准确性，罐组三维有限元模型的构建需依照实际场景中的罐组三维空间直角坐标系、罐组数据和火灾数据，通过abaqus有限元软件，通过模型建立、本构关系的选取、边界条件的设置、网格划分及荷载施加等有限元仿真操作，真实模拟罐组在火灾及爆炸耦合下的多米诺事故过程，得到事故仿真结果，并在可视化模块中针对一级事故储罐提取计算结果数据，得到初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据。所述S2中提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据包括以下具体步骤：
S21：根据事故仿真过程，选取罐组三维有限元模型中的一级事故储罐，在罐壁内外表面沿高度方向上均匀布置k个监测点，将监测点与储罐外壁耦合，将储罐按照监测点的位置均匀划分为个区域；
S22：根据事故仿真结果，提取一级事故储罐失效前一时刻k个监测点处的超压威胁数据和温度威胁数据。
在本实施例中，超压威胁数据和温度威胁数据包括：罐壁内外表面的压力值、位移值和外表面温度值，外表面压力值为，/>为罐壁外表面第i个监测点的压力值；内表面压力值为/>，/>为罐壁内表面第i个监测点的压力值；外表面位移值为/>，/>为罐壁外表面第i个监测点的位移值；内表面位移值为，/>为罐壁内表面第i个监测点的位移值；外表面温度值为/>，/>为罐壁外表面第i个监测点的温度值。
在本实施例中，所述S3中爆炸威胁值计算策略包括以下具体步骤：
S31：根据提取得到的外表面压力值，计算每个区域外压威胁值，计算公式为：/>,其中，/>为区域外压威胁值，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的压力值，/>为罐壁受压安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量；
S32：计算罐壁外表面不同区域平整度，计算公式为：，/>为区域罐壁外表面平整度，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的位移值，/>为设定的基准位移，n为区域监测点数量。
S33：提取一级事故储罐失效前一时刻每个区域罐壁长度L、厚度d，计算区域罐壁变形值，计算公式为：，其中，/>为区域罐壁变形值，/>为设定的基准长度，/>为设定的基准厚度，/>为第j个监测点处罐壁厚度。
在本实施例中，计算爆炸失效威胁值的具体公式为：
；
其中，为爆炸失效威胁值。
在此需要说明的是，本实施例是仅仅计算火灾和爆炸耦合下火灾因子对于钢制常压储罐结构失效的威胁影响。
实施例2：
如图1，并结合图2和图3所示，一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，包括以下具体步骤：
S1、构建罐组三维空间直角坐标系，对罐组储罐依次定位并标识，采集罐组数据和火灾数据；
S2、根据罐组三维空间直角坐标系、罐组数据和火灾数据，在三维有限元构建软件中构建罐组三维有限元模型，形成事故仿真过程和事故仿真结果，根据事故仿真结果，提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据；
S3、将超压威胁数据和温度威胁数据代入爆炸威胁值计算策略中进行爆炸失效威胁值计算；
S4、将超压威胁数据和温度威胁数据代入火灾威胁值计算策略中进行火灾失效威胁值计算；
S5、将爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值代入失效威胁计算策略中计算总体失效威胁值，并提取失效威胁数据以对失效威胁进行有序处理。
在本实施例中，采集化工园区罐组数据和火灾数据，是为有限元仿真提供参数支持，所述S1中罐组数据和火灾数据的具体内容包括：罐组数据包括储罐数据和燃料数据，储罐数据包括储罐几何数据、储罐材料数据和罐间距数据；火灾数据包括火焰高度数据、火焰温度数据。
在本实施例中，为了保证有限元仿真结果的准确性，罐组三维有限元模型的构建需依照实际场景中的罐组三维空间直角坐标系、罐组数据和火灾数据，通过abaqus有限元软件，通过模型建立、本构关系的选取、边界条件的设置、网格划分及荷载施加等有限元仿真操作，真实模拟罐组在火灾及爆炸耦合下的多米诺事故过程，得到事故仿真结果，并在可视化模块中针对一级事故储罐提取计算结果数据，得到初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据。所述S2中提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据包括以下具体步骤：
S21：根据事故仿真过程，选取罐组三维有限元模型中的一级事故储罐，在罐壁内外表面沿高度方向上均匀布置k个监测点，将监测点与储罐外壁耦合，将储罐按照监测点的位置均匀划分为个区域；
S22：根据事故仿真结果，提取一级事故储罐失效前一时刻k个监测点处罐壁内外表面的压力值、位移值和外表面温度值，外表面压力值为，/>为罐壁外表面第i个监测点的压力值；内表面压力值为/>，/>为罐壁内表面第i个监测点的压力值；外表面位移值为/>，/>为罐壁外表面第i个监测点的位移值；内表面位移值为/>，/>为罐壁内表面第i个监测点的位移值；外表面温度值为，/>为罐壁外表面第i个监测点的温度值。
在本实施例中，所述S3中爆炸威胁值计算策略包括以下具体步骤：
S31：根据提取得到的外表面压力值，计算每个区域外压威胁值，计算公式为：/>,其中，/>为区域外压威胁值，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的压力值，/>为罐壁受压安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量；
S32：计算罐壁外表面不同区域平整度，计算公式为：，/>为区域罐壁外表面平整度，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的位移值，/>为设定的基准位移，n为区域监测点数量。
S33：提取一级事故储罐失效前一时刻每个区域罐壁长度L、厚度d，计算区域罐壁变形值，计算公式为：，其中，/>为区域罐壁变形值，/>为设定的基准长度，/>为设定的基准厚度，/>为第j个监测点处罐壁厚度。
在本实施例中，计算爆炸失效威胁值的具体公式为：
。
在本实施例中，所述S4中火灾威胁值计算策略包括以下具体实现步骤：
S41：根据提取得到的外表面温度值，计算每个区域温度威胁值计算公式为：/>,其中，/>为区域温度威胁值，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的温度值，/>为罐壁受热安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量；
S42：根据提取得到的内表面压力值，计算每个区域内压威胁值，计算公式为：/>,其中，/>为区域内压威胁值，/>为区域罐壁内表面第j个监测点的压力值，/>为罐壁受压安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量。
S43：根据提取得到的内表面位移值，计算罐壁内表面不同区域平整度，计算公式为：/>，/>为区域罐壁内表面平整度，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的位移值，/>为设定的基准位移，n为区域监测点数量。
在本实施例中，所述S4中计算火灾失效威胁值的具体公式为：
；
其中，为火灾失效威胁值。
在本实施例中，所述S5包括以下具体实现步骤：
S51：计算总体失效威胁值，总体失效威胁值的计算公式为：；其中，/>为总体失效威胁值，/>为爆炸威胁值占比系数，/>为火灾威胁值占比系数，；
S52：将总体失效威胁值与设定的失效威胁阈值/>进行对比，当/>时结构发生失效；
S53：当时，提取使得结构发生失效的威胁数据，并且对储罐不同区域总体失效威胁值进行排序，对威胁有序处理。
在此需要说明的是，通过分别对有限元仿真计算结果中的火灾和爆炸威胁数据进行提取，并将威胁数据分别代入爆炸威胁值计算策略和火灾威胁值计算策略中计算爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值，最后将爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值代入失效威胁计算策略中计算总体失效威胁值，并提取失效威胁数据以对失效威胁进行有序处理，有效地反映了火灾与爆炸耦合下储罐结构失效时储罐不同区域的受威胁程度，可在化工园区储罐日常安全防护中，对危险储罐做到精确高效、有针对性的防护，对于化工园区罐区的日常安全防护具有重大现实意义。
实施例3：
本实施例提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，其中，存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序；处理器通过调用存储器中存储的计算机程序，执行上述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法。
该电子设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，能够包括一个或一个以上的处理器（Central Processing Units，CPU）和一个或一个以上的存储器，其中，该存储器中存储有至少一条计算机程序，该计算机程序由该处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法。该电子设备还能够包括其他用于实现设备功能的部件，例如，该电子设备还能够具有有线或无线网络接口以及输入输出接口等部件，以便进行数据的输入输出。本实施例在此不做赘述。
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和方框图中的每一流程或方框、以及流程图或方框图中的流程和方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1、构建罐组三维空间直角坐标系，对罐组储罐依次定位并标识，采集罐组数据和火灾数据；
S2、根据罐组三维空间直角坐标系、罐组数据和火灾数据，在三维有限元构建软件中构建罐组三维有限元模型，形成事故仿真过程和事故仿真结果，根据事故仿真结果，提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据；
S3、将超压威胁数据和温度威胁数据代入爆炸威胁值计算策略中进行爆炸失效威胁值计算，爆炸威胁值计算策略包括以下具体步骤：
S31：根据提取得到的外表面压力值，计算每个区域外压威胁值，计算公式为：/>,其中，/>为区域外压威胁值，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的压力值，/>为罐壁受压安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量；
S32：计算罐壁外表面不同区域平整度，计算公式为：，/>为区域罐壁外表面平整度，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的位移值，/>为设定的基准位移，n为区域监测点数量；
S33：提取一级事故储罐失效前一时刻每个区域罐壁长度L、厚度d，计算区域罐壁变形值，计算公式为：，其中，/>为区域罐壁变形值，/>为设定的基准长度，/>为设定的基准厚度，/>为第j个监测点处罐壁厚度；
S34：计算爆炸失效威胁值的具体公式为：
；
其中，为爆炸失效威胁值；
S4、将超压威胁数据和温度威胁数据代入火灾威胁值计算策略中进行火灾失效威胁值计算，火灾威胁值计算策略包括以下具体步骤：
S41：根据提取得到的外表面温度值，计算每个区域温度威胁值计算公式为：/>,其中，/>为区域温度威胁值，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的温度值，/>为罐壁受热安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量；
S42：根据提取得到的内表面压力值，计算每个区域内压威胁值，计算公式为：/>,其中，/>为区域内压威胁值，/>为区域罐壁内表面第j个监测点的压力值，/>为罐壁受压安全范围中最接近/>的值，n为区域监测点数量；
S43：根据提取得到的内表面位移值，计算罐壁内表面不同区域平整度，计算公式为：/>，/>为区域罐壁内表面平整度，/>为区域罐壁外表面第j个监测点的位移值，/>为设定的基准位移，n为区域监测点数量；
S44：计算火灾失效威胁值的具体公式为：
；
其中，为火灾失效威胁值；
S5、将爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值代入失效威胁计算策略中计算总体失效威胁值，并提取失效威胁数据以对失效威胁进行有序处理，包括以下具体步骤：
S51：计算总体失效威胁值，总体失效威胁值的计算公式为：；其中，/>为总体失效威胁值，/>为爆炸威胁值占比系数，/>为火灾威胁值占比系数，/>；
S52：将总体失效威胁值与设定的失效威胁阈值/>进行对比，当/>时结构发生失效；
S53：当时，提取使得结构发生失效的威胁数据，并且对储罐不同区域总体失效威胁值进行排序，对威胁有序处理。
2.根据权利要求1所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述S1中罐组数据和火灾数据的具体内容包括：罐组数据包括储罐数据和燃料数据，储罐数据包括储罐几何数据、储罐材料数据和罐间距数据；火灾数据包括火焰高度数据、火焰温度数据。
3.根据权利要求2所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述S2中提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据包括以下具体步骤：
S21：根据事故仿真过程，选取罐组三维有限元模型中的一级事故储罐，在罐壁内外表面沿高度方向上均匀布置k个监测点，将储罐按照监测点的位置均匀划分为个区域；
S22：根据事故仿真结果，提取一级事故储罐失效前一时刻k个监测点处的超压威胁数据和温度威胁数据。
4.根据权利要求3所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述S22中超压威胁数据的具体内容包括：罐壁外表面的压力值、位移值，外表面压力值为，/>为罐壁外表面第i个监测点的压力值；外表面位移值为，/>为罐壁外表面第i个监测点的位移值。
5.根据权利要求4所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述S22中温度威胁数据的具体内容包括：罐壁外表面温度值、内表面的压力值、内表面位移值，外表面温度值为，/>为罐壁外表面第i个监测点的温度值；内表面压力值为/>，/>为罐壁内表面第i个监测点的压力值；内表面位移值为，/>为罐壁内表面第i个监测点的位移值。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被执行时，实现如权利要求1-5中任一项所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器，用于存储指令；处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现如权利要求1-5中任一项所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法。
CN202311390809.5A 2023-10-25 2023-10-25 一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法 Active CN117113788B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311390809.5A CN117113788B (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311390809.5A CN117113788B (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117113788A CN117113788A (zh) 2023-11-24
CN117113788B true CN117113788B (zh) 2023-12-29

Family

ID=88800689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311390809.5A Active CN117113788B (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117113788B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117782363B (zh) * 2024-02-27 2024-05-28 山东蓝孚高能物理技术股份有限公司 行波电子加速管内部温度无损测量方法及系统

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1070372A (zh) * 1991-09-07 1993-03-31 唐征 防爆油箱
US6104970A (en) * 1998-02-17 2000-08-15 Raytheon Company Crawler inspection vehicle with precise mapping capability
EP2943366A1 (en) * 2013-01-09 2015-11-18 Robson Forensic, Inc. Truck fuel tank system for improved crashworthiness
CN109872040A (zh) * 2019-01-17 2019-06-11 南京航空航天大学 一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法
CN110779695A (zh) * 2019-09-18 2020-02-11 北京航天试验技术研究所 一种爆破试验系统及爆破试验方法
CN112374665A (zh) * 2020-09-25 2021-02-19 广东工业大学 一种重力式微滤膜利用屋面雨能耦合电氧化消毒处理屋面雨水的一体化装置和方法
CN112580180A (zh) * 2019-09-28 2021-03-30 北京化工大学 一种储罐池火灾安全屏障性能评估方法
CN113536654A (zh) * 2021-04-06 2021-10-22 南京工业大学 一种常压储罐区多米诺事故动态预测方法、系统及装置
CN113821991A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 中国石油化工股份有限公司 罐区应急处置全要素仿真系统及其建模方法
CN114186464A (zh) * 2021-12-14 2022-03-15 西安交通大学 一种加氢站地震事故评估方法及系统
US11348269B1 (en) * 2017-07-27 2022-05-31 AI Incorporated Method and apparatus for combining data to construct a floor plan
CN114861988A (zh) * 2022-04-15 2022-08-05 沈阳化工大学 动态贝叶斯网络和故障树模型预测常压储罐群事故方法
CN115600403A (zh) * 2022-10-18 2023-01-13 中国安全生产科学研究院（Cn） 一种化工储罐区火灾多米诺事故的实时风险概率计算方法
CN115906706A (zh) * 2022-12-15 2023-04-04 上海孚宝港务有限公司 一种危化品罐区多米诺综合风险高精度分析方法
CN116306301A (zh) * 2023-03-26 2023-06-23 西南石油大学 一种基于神经网络的储罐热屈曲失效预测方法
CN116361874A (zh) * 2022-12-23 2023-06-30 广东工业大学 一种考虑多级多米诺效应的事故态势推演及预警系统
CN116485038A (zh) * 2023-06-08 2023-07-25 南京工业大学 一种压力储罐区火灾次生多米诺事故的动态预测方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7158894B2 (en) * 2005-01-25 2007-01-02 Boston Environmental, Llc Residential fuel tank monitoring system and proactive replacement program

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1070372A (zh) * 1991-09-07 1993-03-31 唐征 防爆油箱
US6104970A (en) * 1998-02-17 2000-08-15 Raytheon Company Crawler inspection vehicle with precise mapping capability
EP2943366A1 (en) * 2013-01-09 2015-11-18 Robson Forensic, Inc. Truck fuel tank system for improved crashworthiness
US11348269B1 (en) * 2017-07-27 2022-05-31 AI Incorporated Method and apparatus for combining data to construct a floor plan
CN109872040A (zh) * 2019-01-17 2019-06-11 南京航空航天大学 一种航空发动机两部件关联故障概率风险评估方法
CN110779695A (zh) * 2019-09-18 2020-02-11 北京航天试验技术研究所 一种爆破试验系统及爆破试验方法
CN112580180A (zh) * 2019-09-28 2021-03-30 北京化工大学 一种储罐池火灾安全屏障性能评估方法
CN113821991A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 中国石油化工股份有限公司 罐区应急处置全要素仿真系统及其建模方法
CN112374665A (zh) * 2020-09-25 2021-02-19 广东工业大学 一种重力式微滤膜利用屋面雨能耦合电氧化消毒处理屋面雨水的一体化装置和方法
CN113536654A (zh) * 2021-04-06 2021-10-22 南京工业大学 一种常压储罐区多米诺事故动态预测方法、系统及装置
CN114186464A (zh) * 2021-12-14 2022-03-15 西安交通大学 一种加氢站地震事故评估方法及系统
CN114861988A (zh) * 2022-04-15 2022-08-05 沈阳化工大学 动态贝叶斯网络和故障树模型预测常压储罐群事故方法
CN115600403A (zh) * 2022-10-18 2023-01-13 中国安全生产科学研究院（Cn） 一种化工储罐区火灾多米诺事故的实时风险概率计算方法
CN115906706A (zh) * 2022-12-15 2023-04-04 上海孚宝港务有限公司 一种危化品罐区多米诺综合风险高精度分析方法
CN116361874A (zh) * 2022-12-23 2023-06-30 广东工业大学 一种考虑多级多米诺效应的事故态势推演及预警系统
CN116306301A (zh) * 2023-03-26 2023-06-23 西南石油大学 一种基于神经网络的储罐热屈曲失效预测方法
CN116485038A (zh) * 2023-06-08 2023-07-25 南京工业大学 一种压力储罐区火灾次生多米诺事故的动态预测方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于多米诺效应分析的大型原油储罐区火灾风险研究;伍壮;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》(第3期);B019-729 *
油罐热应力失效机理研究;米静;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》(第5期);B019-300 *
火灾环境下车用CNG钢瓶热力响应及失效机理研究;李红英;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》(第1期);C029-152 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117113788A (zh) 2023-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN117113788B (zh) 一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法
CN108564284B (zh) 基于成本和收益的气体探测器选址计算方法
Malesa et al. Non-destructive testing of industrial structures with the use of multi-camera digital image correlation method
CN109190828A (zh) 泄漏气体浓度分布确定方法、装置、设备及可读存储介质
CN103914622A (zh) 一种化学品泄漏快速预测预警应急响应决策方法
CN114936501B (zh) 针对立式储油罐在风压下的填充度评估方法及装置
CN111382472A (zh) 随机森林融合svm预测盾构引起近接结构变形方法及装置
CN112182731A (zh) 非极限状态二维边坡稳定性评价方法
CN116384255B (zh) 一种基于多源数据融合的园区危险态势感知方法及系统
CN103854057A (zh) 一种应用于在役压力容器的综合安全评判系统
CN105718667A (zh) 一种飞行器结构非概率贝叶斯模型确认方法
JP2016004452A (ja) プラントの機器損傷可能性予測表示システム
KR20170040908A (ko) 확률적 가스폭발 시나리오 산출 시스템 및 이를 사용한 확률적 가스폭발 시나리오 산출 방법
AU2018344386B2 (en) Method for determining the geometry of a defect and for determining a load limit
CN114186489A (zh) 基于排序网络的成品油管道异常检测方法、系统及设备
Wang et al. An layout optimization method for industrial facilities based on domino hazard index
CN114491911A (zh) 管道可靠度评估方法、装置、设备及可读存储介质
CN113341951A (zh) 一种基于多目标优化的救援机器人逃逸方法
CN116306301A (zh) 一种基于神经网络的储罐热屈曲失效预测方法
CN117034614A (zh) 一种变电站洪涝灾害综合防治预警系统
CN113742814B (zh) 大坝安全预警方法、装置、计算机设备和存储介质
CN104268312B (zh) 用于抵抗长期高温和内压共同作用的安全壳结构计算方法
CN113821988B (zh) 应急处置仿真理想设备建模方法、装置及存储介质
CN112819053A (zh) 模型库的建立方法及装置、诊断方法及装置、预测方法
CN103337000A (zh) 一种油气集输系统安全监测预警方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant