[發明專利]一種多點載荷下的帶肋球殼拱頂有限元仿真分析方法

在審

• 申請號: 201910364967.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110096808A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 鄧海軍;董磊;袁玲;占雙林;崔振寧;郭樹平;李魏;崔健;蘇靈君;吳家祥;吳繼堯
• 申請（專利權）人: 中國石油工程建設有限公司北京設計分公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 翟磊

本發明涉及一種多點載荷下的帶肋球殼拱頂有限元仿真分析方法，包括以下步驟：建立分析有限元幾何模型；逐次向模擬的拱頂上輸入集中載荷，獲得其線性失穩模態；獲得拱頂非線性穩定性分析初始載荷值；在拱頂上輸入集中載荷，獲得第一個線性穩定性系數，并與評定值對比；當線性穩定性系數小于評定值時，加設局部增強構件至其大于或等于評定值視為合格；按照合格時的模型將原有輸入拱頂上的集中載荷等比例放大設定倍率并分析，獲得拱頂的失穩載荷值；計算穩定系數。本發明模擬不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的實際模態和形變分布，分析不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的穩定性，并取得不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的抗失穩方法。

技術領域

本發明涉及結構動力學問題技術領域，具體涉及一種多點載荷下的帶肋球殼拱頂有限元仿真分析方法。

背景技術

帶肋球殼拱頂為國內特有的儲罐結構，其相比桁架式或柱支撐式罐頂結構簡單，經濟性好。但其承載能力有限，現行標準在計算時僅考慮了球殼承受均布載荷而無法校核其上附加的多點載荷帶來的影響。在實際工程中，拱頂不僅要承受一定的外壓作用，某些情況還要承受較大的集中力作用，甚至是多點分布的載荷。例如：由于內壓儲罐出現需要維系較高的氣相密封時，需要在罐頂設置的高精度啟動調節罐頂密封系統，該系統需在罐頂設置管道及閥組帶來的高達十余噸的附加多點載荷，遠超過國標帶肋球殼拱頂的一般設計條件，若不加慎重考慮，罐頂在集中在和與外壓共同作用下存在整體失穩垮塌風險。

在進行帶肋球殼拱頂強度分析的時候，目前通行設計方法忽略了集中載荷所在罐頂的設計強度分布，忽略了集中載荷施加后罐頂穩定性產生的巨大變化。對于集中載荷無法進行校核，尤其是在當前需要對集中載荷下的應力、線性和非線性穩定性，缺少安全保障。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多點載荷下的帶肋球殼拱頂有限元仿真分析方法，模擬不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的實際模態和形變分布，分析不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的穩定性，并取得不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的抗失穩方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種多點載荷下的帶肋球殼拱頂有限元仿真分析方法，包括以下步驟：

S1：建立分析有限元幾何模型；

S2：在所述分析有限元幾何模型基礎上逐次向模擬的拱頂上輸入集中載荷，獲得所述拱頂的線性失穩模態；

S3：根據所述線性失穩模態獲得所述拱頂非線性穩定性分析的初始載荷值；

S4：根據所述初始載荷值，在所述拱頂上輸入所述集中載荷，獲得第一個線性穩定性系數，并將所述線性穩定性系數與評定值進行對比；

S5：當所述線性穩定性系數小于所述評定值時，加設局部增強構件，重復所述步驟S4直至所述線性穩定性系數大于或等于所述評定值視為合格；

S6：當所述線性穩定性系數合格后，按照合格時的模型將原有輸入所述拱頂上的所述集中載荷等比例放大設定倍率進行幾何非線性分析，獲得所述拱頂的失穩載荷值；

S7：根據所述初始載荷值和所述失穩載荷值計算所述拱頂的穩定系數。

本發明的有益效果是：本發明首先建立有限元幾何模型，初步分析后獲得模擬拱頂的線性失穩模態，并分析不同集中載荷下拱頂的失穩狀態，獲得拱頂垮塌時的初始載荷值；然后在拱頂線性失穩模態的基礎上，逐級向拱頂輸入集中載荷，獲得拱頂的非線性失穩模態，并分析得出非線性失穩垮塌時拱頂的失穩載荷值；最后根據所獲得的拱頂的初始載荷值和失穩載荷值計算出模擬拱頂的穩定系數，從而分析得出拱頂抗失穩的方案。本發明模擬不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的實際模態和形變分布，分析不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的穩定性，并取得不同載荷條件下帶肋球殼拱頂的抗失穩方法。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。