某低溫液體（LNG）燃料罐應(yīng)力分析

周 萍（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南京 211170）

某低溫液體（LNG）燃料罐應(yīng)力分析

周 萍
（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南京 211170）

本文對某低溫液體（LNG）燃料罐在運輸過程中所受載荷作用下，其結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平進行了計算。并對其結(jié)構(gòu)合理性給出意見，供工程參照。

燃料罐;應(yīng)力分析;有限元;強度

1 前言

隨著能源消費結(jié)構(gòu)的改變及日益增加的環(huán)境壓力，LNG 這一優(yōu)質(zhì)清潔能源的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，液化天然氣( LNG)， 隨之而來的LNG 運輸及儲存設(shè)備也呈現(xiàn)了較好的發(fā)展勢頭.隨著LNG罐子的參數(shù)向大型化的發(fā)展,其在結(jié)構(gòu)、載荷等方面的要求提高,因此，如何合理有效進行罐子的設(shè)計已成為設(shè)計的重中之重。而在實際分析的過程中常存在一些問題,主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）模型構(gòu)建不合理；（2）邊界條件及載荷施加考慮不準確；（3）工況組合不符合標準要求；（4）應(yīng)力分類不合理。

以上原因也導(dǎo)致評定結(jié)果存在較大問題。本文針對上述問題，綜合性地對某球形儲罐進行了應(yīng)力分析，得出結(jié)構(gòu)處理意見，為實際工程提供參考。

2 結(jié)構(gòu)模型

該低溫液體（LNG）船用儲罐為八點支撐內(nèi)、外罐結(jié)構(gòu)，為阻隔熱量的傳遞，內(nèi)外罐間抽真空并通過玻璃鋼支撐件連接。

3 計算工況

本文計算四種工況載荷施加情況 ：

工況1-運動方向：最大額定質(zhì)量乘以2倍的重力加速度，1.14內(nèi)容器壓力+0.1MPa外殼壓力+船運罐自重+封頭投影面0.035MPa壓力；

工況2-同運動方向成直角的水平方向：最大額定質(zhì)量乘以重力加速度，1.14MPa內(nèi)容器壓力+0.1MPa外殼壓力+船運罐自重+罐體投影面0.0027MPa壓力；

工況3-垂直向上：最大額定質(zhì)量乘以重力加速度，1.14MPa內(nèi)容器壓力+0.1MPa外殼壓力+罐體投影面0.0027MPa壓力；

工況4-垂直向下：最大額定質(zhì)量乘以2倍的重力加速度，1.14MPa

內(nèi)容器壓力+0.1MPa外殼壓力+罐體投影面0.0054MPa壓力。

4 有限元模型

根據(jù)相關(guān)圖紙中2m3/1MPa低溫液體（LNG）船用儲罐的結(jié)構(gòu)特點，利用有限元軟件Ansys/workbench對低溫液體（LNG）船用儲罐的整體結(jié)構(gòu)建立了三維有限元模型各個結(jié)構(gòu)的有限元模型。

5 約束

工況1-4的邊界條件為：一側(cè)鞍座底板施加六個自由度約束（ZX=0，DY=0，DZ=0，RX=0，RY=0，RZ=0），另一側(cè)鞍座底板施加五個自由度約束（DY=0，DZ=0，RX=0，RY=0，RZ=0）。

6 計算結(jié)果與分析

通過上述計算分析，得到以下結(jié)論：

（1）內(nèi)外容器的最大表面應(yīng)力、最大中間應(yīng)力均小于許用值，強度滿足要求；

（2）鞍座、冷箱的最大表面應(yīng)力小于許用值，強度滿足要求；

（3）支撐管和墊板米塞斯應(yīng)力小于許用值，強度滿足要求；

（4）玻璃鋼支撐件的最大剪切應(yīng)力小于許用值，強度滿足要求；通過以上完整的應(yīng)力分析評定，該LNG罐子結(jié)構(gòu)合理，強度滿足要求。

[1]JB4732-95.鋼制壓力容器-分析設(shè)計標準[S].

[2]趙彩云.國內(nèi)小型LNG 儲罐建造能力淺析[J].城市建設(shè)理論研究,2012(24):77．

[3]GB 18442.16—2011.固定式真空絕熱深冷壓力容器[S].2011．

周萍（1985-）,女,黑龍江人，碩士，研究方向：船舶力學(xué)。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.055