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球形储罐是应用广泛的大型压力容器,具有承载能力强、金属消耗量小、占地面积小、造价低等优点。液化石油气属于有毒易燃物品,在贮存中存在潜在的危险。由于使用量的增加,诱发事故的可能性也在增加。而一旦发生事故,不仅会造成重大经济损失,还会造成严重的环境和社会问题。
本文采用大型有限元分析软件ANSYS对球形储罐局部火烧问题进行了数值模拟。研究分析了事故发生时,局部火烧环境下液化石油气球罐的热和力学响应,以及火烧后的残余应力分布情况,揭示其形成的规律性,为后续维修和处理提供依据。
针对局部火烧环境进行液化气贮罐热响应分析,综合考虑了空间和时间两方面的因素,建立了热响应的物理模型,将热响应的过程以数学方法进行了描述。在此基础上,建立了三维有限元分析模型,计算分析了局部火烧及自然冷却后球罐的温度场分布情况。
在贮罐热响应有限元分析的基础上,采用ANSYS的温度场与结构应力场耦合计算方法,分析了火灾环境下的热应力场分布,以及火烧结束自然冷却后的残余应力分布情况。并对热变形和残余变形,热应力和残余应力,热应力和结构应力进行了对比分析。最后分析了不同火烧温度、时间和区域等因素对残余应力分布的影响,为解决工程中火烧问题提供了理论指导。