一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法及系统，其特征在于，包括：获取待测圆形液体储罐的结构以及待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体的地震响应加速度；对待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体进行静力平衡分析；根据静力平衡分析结果和待测圆形液体储罐的结构，计算待测圆形液体储罐内罐和罐内液体的倾覆稳定临界相对加速度；根据计算的倾覆稳定临界相对加速度以及获取的待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体的地震响应加速度，判断待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体组成的结构体系的内罐倾覆状态，本发明专利技术可以广泛应用于稳定性分析领域中。稳定性分析领域中。稳定性分析领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及稳定性分析领域，特别是关于一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]圆形液体储罐内罐在运营阶段盛装大量液体，在地震工况中，内部液体受水平地震作用发生晃荡，作用给内罐极大的水平作用力，且该水平力合力作用点较高，极易造成内罐倾覆。内罐倾覆失稳会导致储罐外罐罐底接收到极大的不均匀荷载，造成局部破坏，同时，外罐壁也会受到巨大的水平冲击力，对储罐结构整体安全和稳定造成严重威胁。
[0003]现有技术中，针对圆形液体储罐内罐的稳定性分析采用国外标准规范中的理论和经验公式，但是这些规范中的公式具有一定的局限性，且未列出推导过程，难以全面指导不同类型和容积的储罐建设。另外，由于现有技术采用有限元数值模拟分析方法，其计算成本高且耗时较久，同时，无法考虑施工建造过程中造成的误差和缺陷。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种精确高效且能够指导不同类型和容积的储罐建设的圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法及系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：第一方面，提供一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法，包括：
[0006]获取待测圆形液体储罐的结构以及待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体的地震响应加速度；
[0007]对待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体进行静力平衡分析；
[0008]根据静力平衡分析结果和待测圆形液体储罐的结构，计算待测圆形液体储罐内罐和罐内液体的倾覆稳定临界相对加速度；
[0009]根据计算的倾覆稳定临界相对加速度以及获取的待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体的地震响应加速度，判断待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体组成的结构体系的内罐倾覆状态。
[0010]进一步地，所述对待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体进行静力平衡分析，包括：
[0011]将待测圆形液体储罐的内罐、罐内液体作为力学分析对象，将内罐的底部作为固定边界条件；
[0012]对待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体进行静力平衡分析，将相对加速度等效为内罐和罐内液体所受水平力，分别计算内罐和罐内液体组成的结构体系的倾覆力矩和抵抗力矩。
[0013]进一步地，所述内罐和罐内液体组成的结构体系的内罐倾覆状态包括：
[0014]内罐倾覆临界状态，该状态下内罐和罐内液体组成的结构体系的倾覆力矩等于抵抗力矩，结构体系处于倾覆极限平衡状态，该状态下的抵抗力矩为极限平衡状态抵抗力拒；
[0015]内罐倾覆稳定状态，该状态下内罐和罐内液体组成的结构体系的倾覆力矩小于极限平衡状态抵抗力拒，结构体系处于平衡状态，结构体系的抵抗力矩与倾覆力矩相同，均小于极限平衡状态抵抗力拒；
[0016]内罐倾覆失稳状态，该状态下内罐和罐内液体组成的结构体系的倾覆力矩大于极限平衡状态抵抗力拒，结构体系处于倾覆失稳状态，结构体系的抵抗力拒与倾覆力矩相同，均大于极限平衡状态抵抗力拒。
[0017]进一步地，所述根据静力平衡分析结果和待测圆形液体储罐的结构，计算待测圆形液体储罐内罐和罐内液体的倾覆稳定临界相对加速度，包括：
[0018]建立待测圆形液体储罐的内罐底部的极坐标系；
[0019]基于建立的极坐标系，将待测圆形液体储罐的内罐底部划分为微单元，确定作用在每一微单元上的抵抗力矩；
[0020]采用二重积分，基于作用在每一微单元上的抵抗力矩，计算待测圆形液体储罐内罐和罐内液体的极限平衡状态抵抗力矩，并确定倾覆稳定临界相对加速度。
[0021]进一步地，所述作用在每一微单元上的抵抗力矩m
抵抗
为：
[0022][0023]其中，r为极坐标系中的半径坐标；θ为极坐标系中的旋转角度坐标；R为内罐底环板半径；P为作用在微单元上的竖向压力值。
[0024]进一步地，当结构体系所受的相对水平加速度等于倾覆稳定临界加速度，待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体组成的结构体系处于内罐倾覆临界状态；
[0025]当结构体系所受的相对水平加速度小于倾覆稳定临界加速度时，待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体组成的结构体系处于内罐倾覆稳定状态；
[0026]当结构体系所受的相对水平加速度大于倾覆稳定临界加速度时，待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体组成的结构体系处于内罐倾覆失稳状态。
[0027]进一步地，通过对比罐内液体所受加速度和计算得到的倾覆稳定临界相对加速度的大小，判断结构体系是否处于内罐倾覆失稳状态。
[0028]第二方面，提供一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析系统，包括：
[0029]数据获取模块，用于获取待测圆形液体储罐的结构以及待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体的地震响应加速度；
[0030]静力平衡分析模块，用对待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体进行静力平衡分析；
[0031]计算模块，用根据静力平衡分析结果和待测圆形液体储罐的结构，计算待测圆形液体储罐内罐和罐内液体的倾覆稳定临界相对加速度；
[0032]稳定性分析模块，用根据计算的倾覆稳定临界相对加速度以及获取的待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体的地震响应加速度，判断待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体组成的结构体系的内罐倾覆状态。
[0033]第三方面，提供一种处理设备，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现上述圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法对应的步骤。
[0034]第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计
算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现上述圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法对应的步骤。
[0035]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0036]1、本专利技术的推导过程中能够精确考虑圆形液体储罐内罐的结构特征和罐底应力分布，推导基于力和力矩平衡方程，原理明确清晰，能够根据不同应用场景调整和拓展。
[0037]2、本专利技术的稳定性分析结果为判别公式，直观简单，方便工程应用，能够广泛应用于各种类型和罐容的圆形液体储罐内罐倾覆稳定性分析，提供有益的指导和建议。
[0038]3、本专利技术针对圆形液体储罐，不受储罐内罐材质和内部盛装液体种类的影响，适用范围极广。
[0039]综上所述，本专利技术可以广泛应用于稳定性分析领域中。
附图说明
[0040]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0041]图1本专利技术一实施例提供的方法流程示意图；
[0042]图2是本专利技术一实施例提供的内罐倾覆临界状态受力分析示意图；
[0043]图3是本专利技术一实施例提供的内罐倾覆稳定状态受力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法，其特征在于，包括：获取待测圆形液体储罐的结构以及待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体的地震响应加速度；对待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体进行静力平衡分析；根据静力平衡分析结果和待测圆形液体储罐的结构，计算待测圆形液体储罐内罐和罐内液体的倾覆稳定临界相对加速度；根据计算的倾覆稳定临界相对加速度以及获取的待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体的地震响应加速度，判断待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体组成的结构体系的内罐倾覆状态。2.如权利要求1所述的一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法，其特征在于，所述对待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体进行静力平衡分析，包括：将待测圆形液体储罐的内罐、罐内液体作为力学分析对象，将内罐的底部作为固定边界条件；对待测圆形液体储罐的内罐和罐内液体进行静力平衡分析，将相对加速度等效为内罐和罐内液体所受水平力，分别计算内罐和罐内液体组成的结构体系的倾覆力矩和抵抗力矩。3.如权利要求2所述的一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法，其特征在于，所述内罐和罐内液体组成的结构体系的内罐倾覆状态包括：内罐倾覆临界状态，该状态下内罐和罐内液体组成的结构体系的倾覆力矩等于抵抗力矩，结构体系处于倾覆极限平衡状态，该状态下的抵抗力矩为极限平衡状态抵抗力拒；内罐倾覆稳定状态，该状态下内罐和罐内液体组成的结构体系的倾覆力矩小于极限平衡状态抵抗力拒，结构体系处于平衡状态，结构体系的抵抗力矩与倾覆力矩相同，均小于极限平衡状态抵抗力拒；内罐倾覆失稳状态，该状态下内罐和罐内液体组成的结构体系的倾覆力矩大于极限平衡状态抵抗力拒，结构体系处于倾覆失稳状态，结构体系的抵抗力拒与倾覆力矩相同，均大于极限平衡状态抵抗力拒。4.如权利要求1所述的一种圆形液体储罐内罐的倾覆稳定性分析方法，其特征在于，所述根据静力平衡分析结果和待测圆形液体储罐的结构，计算待测圆形液体储罐内罐和罐内液体的倾覆稳定临界相对加速度，包括：建立待测圆形液体储罐的内罐底部的极坐标系；基于建立的极坐标系，将待测圆形液体储罐的内罐底部划分为微单元，确定作用在每一微单元上的抵抗力矩；采用二重积分，基于作用在每一微单元上的抵抗力矩，计算待测圆形液体储罐内罐和罐内液体的极限平衡状态抵抗力矩，并确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，赵铭睿，彭延建，肖立，扬帆，计宁宁，刘洋，黄欢，段品佳，夏梦莹，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：