Численное моделирование двустенного шарового резервуара

• Main Authors: Mikhail G. Karavaichenko, Linar I. Gazaleev
• Format: Article
• Language: English
• Published: Saint-Petersburg Mining University 2020-12-01
• Series: Zapiski Gornogo Instituta
• Subjects: ортотропная оболочка; шаровой двустенный резервуар; численное моделирование двустенного шарового резервуара; напряжения и перемещения
• Online Access: http://pmi.spmi.ru/index.php/pmi/article/view/13402

Обширным и важным классом многослойных конструкций оболочек являются трехслойные конструкции. В трехслойной конструкции важную роль играет жесткий заполнитель, за счет которого разнесены несущие слои, что придает пакету слоев высокую жесткость и прочность при относительно малом весе. Комбинируя толщины несущих слоев и заполнителя, можно добиться необходимых свойств трехслойной конструкции оболочки. По сравнению с традиционными одностенными трехслойная конструкция обладает повышенной жесткостью и прочностью, что позволяет уменьшить толщину и массу оболочек. С целью снижения металлоемкости конструкции шарового резервуара для хранения сжиженных газов в настоящей работе рассмотрена конструкция двустенного резервуара, в котором межстенное пространство заполнено армированным пенополиуретаном. Численное моделирование позволило определить параметры напряженно-деформированного состояния конструкции с погрешностью не более 5 %. Установлено на примере резервуара объемом 4000 м3, что пространственная конструкция стенки шарового резервуара позволяет снизить металлоемкость до 19 %. Областью применения результатов исследования может быть оценка напряженно-деформированного состояния шаровых резервуаров при их проектировании. Разработана методика построения конструкции двустенного шарового резервуара в программном комплексе SCAD, позволяющая произвести расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) методом конечных элементов. Разработана численная модель двустенного шарового резервуара. Установлено, что для получения результатов расчета с погрешностью P ≤ 5 % размер конечного элемента не должен превышать 300×300×δ мм. В результате исследования конструкции двустенного шарового резервуара установлены конструктивные параметры, позволяющие обеспечить эксплуатационную надежность сооружения при снижении металлоемкости по сравнению с одностенным резервуаром на 19 %