立式锚固储液罐动力分析可视化程序开发与应用
Development and Application of a Visualized Program for Dynamic Analysis of Anchored Liquid Storage Tank
- 防灾减灾工程学报 2021年41卷第6期 页码：1177-1183
- 作者机构：
1.大连海事大学土木工程系，辽宁 大连 116026
2.北京工业大学建筑工程学院，北京 100022
- 作者简介：
崔春义(1978—)，男，教授，博导，博士。主要从事岩土工程数值计算方法研究。E⁃mail:cuichunyi@dlmu.edu.cn
- 基金信息：国家自然科学基金面上项目(50809009);中央高校基本科研业务费专项资金(3132019601);城市与工程安全减灾教育部重点实验室开放基金项目(201501)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.201906048
中图分类号： TU311.4-
纸质出版：2021-12-15
- 稿件说明：
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崔春义,厉超吉,赵飞翔等.立式锚固储液罐动力分析可视化程序开发与应用[J].防灾减灾工程学报,2021,41(06):1177-1183.
CUI Chunyi,LI Chaoji,ZHAO Feixiang,et al.Development and Application of a Visualized Program for Dynamic Analysis of Anchored Liquid Storage Tank[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(06):1177-1183.
崔春义,厉超吉,赵飞翔等.立式锚固储液罐动力分析可视化程序开发与应用[J].防灾减灾工程学报,2021,41(06):1177-1183. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201906048.
CUI Chunyi,LI Chaoji,ZHAO Feixiang,et al.Development and Application of a Visualized Program for Dynamic Analysis of Anchored Liquid Storage Tank[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(06):1177-1183. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201906048.
摘要
基于流体及储罐动力相互作用理论，建立与微分方程初值问题等价的积分表达式，推导得出储罐⁃流体相互作用体系特征方程和动力响应求解公式。在此基础上，采用面向对象的VB与Fortran混合编译方法，基于VB的GUI对主界面和数据输入窗口进行设置，通过菜单编译器及多窗体的耦合实现菜单名称设置及窗口调用功能，开发了一款立式圆柱形储罐动力有限元分析程序 PSAST V1.0。同时利用该程序对储罐⁃流体相互作用体系进行振动模态及地震作用下的动力响应分析，通过与ADINA计算结果及解析解对比，验证了本文所开发有限元程序应用于储罐⁃流体相互作用体系动力分析的准确性和可靠性。
Abstract
Based on the coupled dynamic interaction theory of fluid and tank， an integral expression equivalent to the initial value problem of the differential equation is established， and the characteristic equation and dynamic response formula for tank-fluid interaction system are derived. Based on the object-oriented VB and Fortran hybrid compiling method， a visualized program for dynamic analysis of an anchored cylinder liquid storage tank PSAST V1.0 is developed by setting the main interface and input windows in terms of VB GUI， which implements the primary function of calling subroutines. Furthermore， the program is employed to analyze the vibration mode and dynamic response of a tank-fluid interaction system under earthquake. By comparing with ADINA calculation results and analytical solutions， the accuracy and reliability of the developed program in this paper for dynamic analysis of the tank-fluid interaction system are verified.
关键词
Keywords
references
Veletsos A S . Seismic effects in flexible liquid storage tanks ［C］∥ Proceedings of the 5th World Conference on Earthquake Engineering . Rome ： ［s.n.］ ， 1974 ： 630 - 639 .
陈世一 . 圆柱形储液罐的液-罐-土动态相互作用分析 ［D］. 北京 ： 石油大学 ， 1992 .
Chen Sh Y . Analysis of liquid-tank-soil dynamic interaction in cylindrical liquid storage tank ［D］. Beijing ： Petroleum University ， 1992 . （in Chinese）
唐友刚 ， 董艳秋 ， 项中权 ， 等 . 储液罐液-固-土耦合非线性翘离振动分析 ［J］. 地震工程与工程振动 ， 1997 ， 17 （ 1 ）： 102 - 109 .
Tang Y G ， Dong Y Q ， Xiang Zh Q ， et al . Non-linear vibration analysis of fluid-solid-soil coupling for uplift of liquid storage tanks ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 1997 ， 17 （ 1 ）： 102 - 109 . （in Chinese）
Papaspyrou S ， Valougeorgis D ， Karamanos S A . Refined solutions of externally induced sloshing in half-full spherical containers ［J］. Journal of Engineering Mechanics ， 2003 ， 129 （ 12 ）： 1369 - 1379 .
Patkas L A ， Platyrrachos M A . Sloshing effects on the seismic design of horizontal-cylindrical and spherical industrial vessels ［J］. Journal of Pressure Vessel Technology ， 2006 ， 128 ： 328 - 340 .
Patkas L A ， Platyrrachos M A . Variational solutions for externally induced sloshing in horizontal-cylindrical and spherical vessels ［J］. Journal of Engineering Mechanics ， 2007 ， 133 （ 6 ）： 641 - 655 .
Dutta S ， Mandal A ， Dutta S C . Soil-structure interaction in dynamic behaviour of elevated tanks with alternate frame staging configurations ［J］. Journal of Sound and Vibration ， 2004 ， 277 ： 825 - 853 .
陈建胡 ， 陈玲俐 ， 叶志明 . 立式锚固储液罐与地基相互作用地震反应分析 ［J］. 油气田地面工程 ， 2008 ， 27 （ 6 ）： 7 - 8 .
Cheng J H ， Cheng L L ， Ye Zh M . Seismic response analysis on the interaction between vertical anchored fluid-storage tank and the foundation ［J］. Oil-Gas Field Surface Engineering ， 2008 ， 27 （ 6 ）： 7 - 8 . （in Chinese）
Hasheminejad S M ， Moshefzadeh A ， Jarrahi M . Transient sloshing in partially filled laterally excited spherical vessels ［J］. Journal of Engineering Mechanics ， 2013 ， 139 （ 7 ）： 802 - 813 ．
邓民宪 ， 张勇凯 ， 师俊平 . 常压立式储油罐地震应力的有限元分析 ［J］. 地震学报 ， 2000 ， 23 （ 3 ）： 312 - 320 .
Deng M X ， Zhang Y K ， Shi J P . Finite element analysis of seismic stress of atmospheric pressure vertical storage tank ［J］. Journal of Seismology ， 2000 ， 23 （ 3 ）： 312 - 320 . （in Chinese）
Ali E Z . Nonlinear time-dependent seismic response of unanchored liquid storage tanks ［D］. California ： University of California ， 2000 .
Kima M K ， Lima Y M ， Choa S Y ， et al . Seismic analysis of base-isolated liquid storage tanks using the BE-FE-BE coupling technique ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2002 ， 22 ： 1151 - 1158 .
Choa K H ， Kima M K ， Lima Y M ， et al . Seismic response of base-isolated liquid storage tanks considering fluid-structure-soil interaction in time domain ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2004 ， 24 ： 839 - 852 .
Schotte J ， Ohayon R . Effect of gravity on a free-free elastic tank partially filled with incompressible liquid ［J］. Journal of Fluids and Structures ， 2003 ， 18 ： 215 - 226 .
沈建民 . 大型油罐的静强度及动力响应分析 ［D］. 杭州 ： 浙江大学 ， 2006 .
Shen J M . Study on static strength and dynamic response of the large oil storage tank ［D］. Hangzhou ： Zhejiang University ， 2006 . （in Chinese）
Livaoglua R ， Dogangun A . Effect of foundation embedment on seismic behavior of elevated tanks considering fluid-structure-soil interaction ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2007 ， 27 ： 855 - 863 .
周利剑 . 水平地震激励下立式储罐与地基相互作用动力响应分析 ［D］. 哈尔滨 ： 哈尔滨工程大学 ， 2006 .
Zhou L J . Earthquake response analysis of liquid storage tanks under lateral excitations with soil-structure interaction ［D］. Harbin ： Harbin Engineering University ， 2006 . （in Chinese）
范喜哲 ， 郑天心 ， 王伟 ， 等 . 地震作用下立式储液罐罐壁“象足”变形仿真分析 ［J］. 地震工程与工程振动 ， 2007 ， 27 （ 3 ）： 104 - 109 .
Fan X Zh ， Zheng T X ， Wang W ， et al . Numerical analysis of elephant foot bulging for elevated liquid-storage tank under seismic ground motion ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 2007 ， 27 （ 3 ）： 104 - 109 . （in Chinese）
郑天心 ， 王伟 ， 吴灵宇 . 考虑液体晃动和罐底提离储液罐的研究 ［J］. 哈尔滨工业大学学报 ， 2007 ， 39 （ 2 ）： 173 - 176 .
Zheng T X ， Wang W ， Wu L Y . Analysis of seismic response of liquid-storage elevated tank involving fluid sloshing and the uplift of tank bottom ［J］. Journal of Harbin Institute of Technology ， 2007 ， 39 （ 2 ）： 173 - 176 . （in Chinese）
孙建刚 ， 崔利富 ， 张营 . 全容式LNG储罐地震响应数值模拟研究 ［C］∥ 中国国际建筑科技大会论文集 . 北京 ： 科学出版社 ， 2010 ： 225 - 230 .
Sun J G ， Cui L F ， Zhang Y . Numerical simulation of seismic response of full capacity LNG storage tank ［C］∥ Proceedings of China International Building Technology Conference . Beijing ： Science Press ， 2010 ： 225 - 230 . （in Chinese）
李文 ， 张彬 . 内罐泄漏条件下LNG储罐预应力混凝土外墙时程分析 ［J］. 科学技术与工程 ， 2010 ， 10 （ 14 ）： 3349 - 3354 .
Li W ， Zhang B . Time history analysis to prestressed concrete exterior wall of LNG storage tank with in condition of interior tank leak ［J］. Science Technology and Engineering ， 2010 ， 10 （ 14 ）： 3349 - 3354 . （in Chinese）
姜英明 . 立式圆筒形储罐自振频率的计算 ［J］. 化工设备与管道 ， 2004 ， 41 （ 6 ）： 35 - 39 . （in Chinese）
Jiang Y M . Calculation of natural vibration frequencies for vertical cylindrical storage tanks ［J］. Process Equipment and Piping ， 2004 ， 41 （ 6 ）： 35 - 39 . （in Chinese）
孙艳 . 考虑液固耦合立式储液罐地震反应数值分析 ［D］. 大连 ： 大连海事大学 ， 2015 .
Sun Y . Numerical analysis of vertical liquid-solid coupling liquid storage tank subject to earthquake excitation ［D］. Dalian ： Dalian Maritime University ， 2015 . （in Chinese）
周利剑 . 水平地震激励下立式储罐与地基相互作用动力响应分析 ［D］. 哈尔滨 ： 哈尔滨工程大学 ， 2006 .
Zhou L J . Earthquake response analysis of liquid storage tanks under lateral excitations with soil-structure interaction ［D］ Harbin ： Harbin Engineering University ， 2006 . （in Chinese）
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