Page 83 - 无损检测2022年第三期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202203011

储罐的不均匀沉降应力监测与检测技术

李 伟, 闫孝伟, 蒋 鹏
( 东北石油大学 机械科学与工程学院, 大庆 163318 )

摘 要:利用有限元软件 ABAQUS 对储罐不均匀沉降进行计算, 得出储罐在不同工况下的
结构响应, 发现大沉降面积会导致应力分布出现显著差异。利用自主封装光纤光栅应变传感器开
展了不同液位及不同沉降面积的沉降模拟试验, 实现了储罐壁板和边缘板应力的动态监测, 采用最
小二乘多项式拟合试验数据, 得到不同阶次的相关系数拟合曲线及 4 阶拟合曲线的一阶导数, 发现
了储罐罐壁及边缘板应力的变化符合高阶多项式曲线的变化趋势。结果表明, 储罐液位高, 引起罐
壁、 边缘板及角焊缝的应力变化大; 不均匀沉降导致壁板上应力的变化并非为线性增加或减少。相
同工况下, 高液位时应力变化拐点的出现早于低液位时的, 储罐变形大且变化快。

关键词:数值分析; 自主封装光纤光栅应变传感器; 不均匀沉降

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 03-0049-07

Monitorin g anddetectiontechnolo gy ofunevensettlementstressofstora g etank

LIWei , YANXiaowei , JIANGPen g

( SchoolofMechanicalScienceandEn g ineerin g , NortheastPetroleum Universit y , Da q in g163318 , China )

Abstract : The uneven settlementofthestora g etankiscalculated b y usin g thefinite elementsoftware

ABAQUS , andthestructuralres p onseofthetankunderdifferentworkin gconditionsisobtained.Itisfoundthat

thelar g esettlementareawillleadtosi g nificantdifferencesinstressdistribution.Throu g hinde p endent p acka g in gof

fiberg ratin gstrainsensorsandcarr y in goutsettlementsimulationex p eriments withdifferentli q uidlevelsand

differentsettlementareas , thed y namic monitorin gofthestressofthewallanded g ep latesoftheex p erimental

stora g etankwererealized , andtheex p erimentaldatawerefittedwithleasts q uaresp ol y nomialstoobtaindifferent

ordersimulations.Thefittin gcoefficientcurveandthefirstderivativevalueofthefourth-orderfittin gcurveare

foundtoshowthatthestressofthetankwallanded g e p lateofthestora g etankconformstothechan g etrendofthe

hi g h-order p ol y nomialcurve.Com p rehensiveanal y sisshowsthatthehi g hli q uidlevelofthestora g etankcauses

lar g echan g esinthestressofthetankwall , ed g ep latesandfilletwelds , andunevensettlementcausesthestress

chan g esonthewall p latestoincreaseordecreaseinanon-linearmanner.Underthesameworkin gconditions , the

inflectionp ointofstresschan g eathi g hli q uidlevela pp earsearlierthanthatatlowli q uidlevel , andthetankdeforms

g reatl yandchan g es q uickl y .

Ke ywords : numericalanal y sis ; self- p acka g edfiber g ratin gstrainsensor ; unevensettlement
钢制储罐因其材料及结构的优良特性被广泛应 程事故分析表明, 造成储罐破坏的主要原因是地基
用于石油化工等领域。我国在沿海地区建立了很多 的不均匀沉降 [ 1-3 ] 。苏文强等 [ 4-5 ] 考虑地基不均匀沉
储罐, 但沿海地区的地基大多为承载能力差的软土 降对储罐稳定性的影响, 并利用数值模拟方法, 分析
地基, 容易造成储罐不均匀沉降。国内外储罐的工 罐内液体高度等因素对储罐稳定性的影响, 为在役
沉降罐的安全评价及储罐稳定性运行提供了技术支
收稿日期: 2021-07-09
持。储罐出现沉降时, 其壁面会发生应力重分布和
作者简介: 李 伟( 1970- ), 男, 博士, 教授, 主要从事现代无损
变形, 无法继续正常工作, 并产生屈曲导致储罐失
检测技术的研究
稳。 ZHAO 等 [ 6 ] 利用 ABAQUS 软件, 采用几何非
通信作者: 闫孝伟, y anxwmaster@163.com
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2022 年 第 44 卷 第 3 期
无损检测