在石油工程中，大型储罐是油品和各种液体物料的主要储存设备。作为石油化工装备和储运系统设施的重要组成部分，立式圆筒形钢制拱顶储罐的应用十分广泛。目前，按照API 650《钢制焊接石油储罐》设计的储罐设计内压大多控制在6 kPa以内。然而，在许多情况下，为了减少低沸点储液在储存时的蒸发损耗，或因紧急排空的需要，或受限于整个工艺系统的设计需要，常需提高储罐的设计压力。

在她看来，Adobo就是中文译为“阿道包”，最受菲律宾人欢迎的美食，也是菲律宾最传统的特色美食，用醋、酱油、黑胡椒、大蒜和月桂叶腌制的鸡肉或猪肉做成，据说也有腌制八爪鱼的，实质上与粤菜中的糖醋肉口味略似，但又更浓也更辣。

提高储罐的设计压力会对储罐的设计提出更高的要求，需要重点考虑罐顶与罐壁的连接形式、拱顶、壁板以及包边角钢受力问题等。API 650附录F给出了设计内压不超过18 kPa的设计要求，但在实际工程中，较大设计压力的储罐应用较少。

近年来，针对大型储罐罐顶有限元分析的研究较多，丁宇奇、刘巨保等[1-2]主要分析了储罐顶壁连接处的破坏形式，提出了以危险截面的平均应力达到材料的屈服强度作为储罐顶壁连接处强度破坏条件，对储罐顶壁连接处的破坏压力标准计算方法进行了分析，得到了储罐抗压环截面积的计算方法；黄文霞等[3-4] 为了分析储罐拱顶失稳原因，利用ANSYS软件建立拱顶力学模型进行失稳校核和内压强度分析，模拟储罐的失稳情况，得出储罐失稳载荷；刘江华等[5]应用有限元法分析由于受腐蚀作用罐顶出现局部减薄区后的临界失稳载荷，根据GB / T 19624《在用含缺陷压力容器安全评定》得到临界失稳压力；傅伟庆、尹亮等[6]针对微内压储罐设计规范中的公式和概念，从罐顶与罐壁的连接结构、罐底不被抬起的最大内压、设计内压和锚固、通气（呼吸）等几个方面分析了微内压储罐设计中遇到的一些问题。对于拱顶与罐壁连接结构的研究，主要针对标准规范的设计计算公式进行对比研究。而采用有限元分析方法的研究主要关注点在于拱顶的稳定性研究，对于罐顶与罐壁的连接处局部详细有限元分析的研究较少。在对储罐设计压力提出更高要求的时候，需要重点考虑罐顶与罐壁的连接形式[7]。

本文参照API 650以及ASME规范，借助计算机辅助有限元应力分析的方法，对微内压储罐顶壁连接结构进行受力分析，并对不同的罐顶罐壁连接结构进行对比，以期达到对连接结构设计进行优化。分析结果对提高储罐的使用范围，更好地满足工艺系统的要求，节省项目投资具有重要意义。

一个人一生出发时所需要的，除了健康的身体和灵敏的感觉之外，只是一个快乐的孩童时期——充满家庭的爱情和美丽的自然环境便够了。在这样条件之下生长起来，没有人会走错的。

1 研究内容与分析方法

在使用轴对称单元时，ANSYS软件认为Y轴为对称轴，由于拱顶板建立了从对称轴为起始点的完整模型，软件自动处理为一个封闭的结构，所以顶部无需再设置约束条件。本分析主要考察拱顶与壁板的连接处应力分布情况，建立了简化的壁板模型。该模型中顶部壁板采用实际厚度，由圣维南原理，远离拱顶与壁板连接处的下部壁板对顶部应力分布影响较小，采用单一厚度进行建模。固定约束壁板底端，而不影响拱顶与壁板连接处的应力分布情况。分析模型中约束条件如图3所示。

地域与文脉丧失可识别性已经成为新城建设中存在的通病。新建的城市区域，城市肌理往往和传统城市肌理完全不同——窄而密的街道被大尺度稀疏的宽马路取代，混合宜人的街区被大型单一功能的封闭小区取代。虽然新建的城市区域拥有高档的住宅、商业和宽阔的绿地，但通常缺乏归属感，没有识别性 [8]。TND理论提倡设计尊重传统建筑风格与历史文化，进而塑造更有文化魅力的交往空间。

2.3.1 CHE情况及多因素分析:在368例参加了城乡居民合作医疗保险的糖尿病患者中，CHE的发生率为20%，其中，农村患者家庭CHE发生率为81%。以Logistic回归模型分析发生CHE的影响因素，解释变量包含：患者的社会人口经济学特征、疾病严重程度、医疗费用支出等。回归结果见表4，中低收入和中高收入组患者家庭CHE发生的概率都低于对照组，并且随着收入水平的提高，发生CHE的概率也依次降低。

PLANE183是高阶二维八节点单元。该单元具有二次位移项，适于生成不规则网格模型。PLANE183由八个节点定义，每个节点有两个自由度：节点坐标系的x、y方向的平动。该单元可用作平面单元或轴对称单元。该单元具有塑性、超弹、应力刚化、大变形以及大应变等功能。也可利用混合公式模拟几乎或完全不可压超弹材料的变形。单元支持初始应力输入和各种输出选项。

2 有限元模型的建立

本研究以某项目3 500 m3微内压储罐为对象，该储罐设计压力为10 kPa，储罐内径为20 000 mm，罐壁总高11 010 mm，拱顶曲率半径为23 964 mm，拱顶板厚度7 mm，顶圈壁板厚度8 mm，拱顶、顶圈壁板材料均为SA-516 Gr70。为了对4种不同结构进行对比，需要考虑相同条件，因此采用局部加强结构截面积相同的情况。4种结构型钢规格如表1所示。

 

表1 不同结构说明及型钢规格Tab.1 Description of different structure and specif i cation of section steel

  

连接结构形式 结构说明 型钢规格/mm b型结构 罐壁外侧包边角钢 L 200×20 c型结构 罐壁内侧包边角钢 L 200×20 g型结构 罐壁内、外侧双包边角钢 L 125×16 k型结构 加厚壁板及罐壁外侧扁钢环板壁板22，扁钢200×24

采用PLANE183单元建立了拱顶与罐壁连接处局部结构模型，向上扩展至拱顶，向下扩展至罐壁板。在ANSYS软件中建立的拱顶与罐壁的连接结构轴对称模型如图1所示。

2.1 载荷条件

在拱顶与罐壁的连接结构强度分析中，主要考虑罐体内部承受的均布内压力载荷。在罐体内壁施加均布内压10 kPa，加载如图2所示。

5.2.5 A medical sense that human being should keep balance and coordination with nature

2.2 约束条件

  

图1 罐顶与罐壁连接结构模型Fig.1 Model of dome roof and tank wall connection structures

  

图2 均布内压载荷Fig.2 Diagram of uniform internal pressure load

本文将对罐顶与罐壁的连接处局部结构进行详细有限元分析研究，主要考察连接细节的应力分布情况，对API 650附录F中的b、c、g、k 4种常用结构进行详细分析，并进行对比研究。

  

图3 模型约束Fig.3 Diagram of model constraint

3 分析结果与讨论

从以上分析结果可见，在较大内压作用下，4种结构最大应力均出现在拱顶板与加强结构的焊缝处，且均表现出非常明显的弯曲应力特征。采用详细应力分析方法进行结构设计时，以美国ASME-Ⅷ-2《压力容器建造——另一规则》规范为依据进行应力评定。

采用上述建模分析方法，对API 650附录F中的b、c、g、k等4种常用结构进行详细分析，得到应力分布如图4所示。

数值模拟使用大型通用商业有限元分析软件ANSYS进行分析，为节省计算时间及计算成本，根据拱顶与罐壁的连接结构及载荷的特点，对连接结构进行合理简化。由于主要考察在设计压力较高的情况下，拱顶与罐壁连接处的受力情况，因此可采用轴对称单元进行有限元分析。拱顶与罐壁的连接结构分析中，罐壁、包边角钢（或其他加固结构）及拱顶板均采用PLANE183单元划分。

1.1 一般资料 选取2010年9月至2010年12月在安徽医科大学第一附属医院普外科接受手术治疗、术后病理确诊为胃癌患者257例，其中男性198例，女性59例；年龄范围26～85岁，年龄（61.8±10.1）岁，中位年龄63岁。所有患者手术方式均为D2根治术。TNM分期（AJCC 2010第7版）：Ⅰ期44例，Ⅱ期64例，Ⅲ期145例，Ⅳ期4例。

  

图4 应力分布云图Fig.4 Stress distribution diagram

采用上述评定方法需对结构进行应力线性化处理，得到应力分类结果，ASMEⅧ-2弹性应力分析准则中的控制参数为米赛斯等效应力，即采用最大畸变能理论，材料力学中称第四强度理论。

对4种结构选取的路径为拱顶板与加强结构的焊缝处，如图5所示。

根据以上应力分布结果以及应力线性化分析结果，得到4种结构应力指标对比如表2所示。从对比结果可见，c型结构与g型结构在4种结构中应力相对最小，二者差别不大，最大相差不足3%；b型结构各应力指标居中；k型结构焊缝位置薄膜应力较小，但局部薄膜应力以及一次加二次应力最大。根据上述结果分析，由于4种结构加强部分截面积相同，c型结构包边角钢规格过大，g型结构采用双角钢规格较小，综合考虑制造和应力水平，最终建议采用g型结构进行设计。

  

图5 应力线性化路径示意Fig.5 Diagram of the path of stress linearization

 

表2 不同结构应力指标对比Tab.2 Contrast table of stresses in different structures MPa

  

连接结构形式 最大应力 路径Path1 (PL) 路径Path1 (PL+Pb+Q) 路径Path2 (PL) 路径Path2 (PL+Pb+Q)b型结构 553 198.1 408.7 167 408.7 c型结构 495 177 370.5 152.4 370.5 g型结构 502 178.2 378.4 150.9 378.4 k型结构 601 173.9 600.7 153 600.7

根据最终确定的g型结构设计方案，对于该局部结构评定方法为：

采用较低转速的工作参数和短转鼓型结构参数的沉降过滤式离心脱水机，回收了0.045 mm以上粒级为主的煤泥(占全厂总煤泥量的57.37%)，其水分低、易松散，掺入中煤后，不但大大减轻了压滤机的工作负荷，而且优化了选煤厂商品煤产品结构，增加了销售收入。

 

式中 PL——一次局部薄膜应力；Pb——一次弯曲应力；Q——二次应力；

Sq——材料设计温度下的屈服强度；Sps——一次加二次应力许用极限；

材料屈强比不大于0.7时，Sps = max (3S， 2Sq )

材料屈强比大于0.7时，Sps = 3S

S——材料设计温度下的许用应力。

材料SA-516 Gr70设计温度下的设计应力强度S = 138 MPa；一次加二次应力许用极限Sps = 520 MPa；材料试验温度下的屈服极限Sq = 260 MPa。应力评定结果见表3。

4 结论

本文采用有限元应力分析的方法对某项目微内压储罐顶壁连接结构进行了详细应力分析，并对不同的罐顶罐壁连接结构进行了对比，得出了不同结构优劣，达到了结构设计优化的目的。分析结果对提高储罐的使用范围，更好地满足工艺系统的要求，节省项目投资具有重要意义。

 

表3 设计方案应力评定Tab.3 Stress assessment table for design

  

位置 路径 数值/MPa判定依据许用值/MPa校核结果拱顶板外边缘壁厚Path1 178.2 PL＜1.5S 207 合格378.4 PL+Pb+Q＜Sps 520 合格拱顶板外边缘焊缝Path2 150.9 PL＜1.5S 207 合格378.4 PL+Pb+Q＜Sps 520 合格

参考文献

[1]丁宇奇．立式拱顶储罐超压破坏机理与弱顶结构研究[D]．大庆：东北石油大学，2014．

[2]刘巨保，许蕴博．基于GB—50341标准设计的立式拱顶储罐弱顶结构分析与评价［J］．化工机械，2011（4）：423-427．

[3]黄文霞，黄大伟，王永勇．渣油拱顶罐拱顶失稳的有限元分析 [J]．化工机械，2007（4）：193-196．

[4]金龙波，黄文霞．渣油罐拱顶失稳分析 [J]．管道技术与设备，2005（5）：22-23．

[5]刘江华，杨智春，李斌，等．局部减薄储罐拱顶非线性稳定性分析 [J]．机械强度，2009（1）：68-72．

[6]傅伟庆，尹亮，王树岩，等．微内压储罐设计解析 [J]．油气储运，2008（4）： 42-45．

[7]徐英，杨一凡，朱萍. 球罐与大型储罐[M]. 北京：化学工业出版社，2005.