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关于大型LNG储罐穹顶弹性内力分析的探讨0nn n￡1_【 00n∞n 葛小珲，陈 勇 (中国成达工程有限公司，四川成都 610000) 【摘 要】 介绍了如何运用ANSYS通用有限元程序进行大型天然气储罐穹顸弹性分析的方法，详细阐 述 了模型的建立和相关的假定，并与实际工程 的计算结果进行 了对 比。为今后该结构设计的国产化提供 参考。 【关键词】 液化天然气储罐； 穹顶；钢一混凝土组合结构 【中图分类号】 TU311．1 【文献标识码】 A 目前，国内对于16000m 以上的大型液化天然气储罐 的设计还没有具体的工程实践。国内对于大型液化天然气 储罐的需求 13趋增多，但是当前只有美国、日本、法 国、英国 的少数几个T程设计公司独立掌握和拥有 LNG大罐技术， 其设计咨询费往往上亿元。所以探讨出大型LNG储罐的分 析和设计方法迫在眉睫。本文仅针对 LNG全容罐体的穹顶 进行了弹性分析。 l 结构简介 LNG全容罐体 的穹顶包括 4个部分：混凝土穹顶结构 (采用壳单元模拟)、穹顶边缘的环梁(采用实体单元模拟)、 图2 壳与实体连接 刚性线示意 碳钢衬里(采用壳单元模拟)、销钉(采用梁单元模拟)。 2 分析软件 混凝土穹顶是主要 的结构受压构件。碳钢衬里的作用 鉴于本结构的重要性和特殊性 ，本文采用 ANSYS程序 是给罐内气体提供屏障，同时兼作穹顶混凝土浇筑时的模 进行结构分析。ANSYS是一种通用有限元程序 ，包括了前处 板。销钉的作用是将混凝土穹顶与碳钢衬里有效连接起来。 理、处理、后处理、参数化建模和线性 、非线性、静力 、动力结 环梁的作用是约束混凝土穹顶以及将穹顶与罐壁连接。罐 构分析的图表化表示方法。 体结构图如图1(该图为某一工程实例，单位为m)。 3 结构建模 在建立分析模型之前，先了解该结构的特点。半球型的 混凝土穹顶下面紧贴了一层钢板，如果仅仅将这层钢板作为 气体的密封屏障或浇筑混凝土时候的模板 ，显然是非常不经 济的。笔者在结构分析中将这层钢板作为了混凝土下部的 受拉钢筋，带入结构计算。 混凝土穹顶以及钢衬里是等厚度的曲面壳元。曲面壳 元其场函数为二次函数，所以，取用的插值函数 (即形函数) 必须是二阶可导的，才能保证有限元解能够较好地收敛。如 果采用4节点四边形单元，其插值函数是单元坐标的双线性 函数，单元内部的应力和位移均呈线性分布，与实际情况不 符，单元边界的位移无法协调。如果单纯的增加单元划分数 量，一方面会大大增加计算机机时，另一方面由于穹顶受力 图 1 LNG储罐结构示意