某低温液体（LNG）燃料罐应力分析

周 萍（江苏海事职业技术学院,南京 211170）

某低温液体（LNG）燃料罐应力分析

周 萍
（江苏海事职业技术学院,南京 211170）

本文对某低温液体（LNG）燃料罐在运输过程中所受载荷作用下，其结构的应力水平进行了计算。并对其结构合理性给出意见，供工程参照。

燃料罐;应力分析;有限元;强度

1 前言

随着能源消费结构的改变及日益增加的环境压力，LNG 这一优质清洁能源的生产和贸易日趋活跃，液化天然气( LNG)， 随之而来的LNG 运输及储存设备也呈现了较好的发展势头.随着LNG罐子的参数向大型化的发展,其在结构、载荷等方面的要求提高,因此，如何合理有效进行罐子的设计已成为设计的重中之重。而在实际分析的过程中常存在一些问题,主要表现在以下几方面：（1）模型构建不合理；（2）边界条件及载荷施加考虑不准确；（3）工况组合不符合标准要求；（4）应力分类不合理。

以上原因也导致评定结果存在较大问题。本文针对上述问题，综合性地对某球形储罐进行了应力分析，得出结构处理意见，为实际工程提供参考。

2 结构模型

该低温液体（LNG）船用储罐为八点支撑内、外罐结构，为阻隔热量的传递，内外罐间抽真空并通过玻璃钢支撑件连接。

3 计算工况

本文计算四种工况载荷施加情况 ：

工况1-运动方向：最大额定质量乘以2倍的重力加速度，1.14内容器压力+0.1MPa外壳压力+船运罐自重+封头投影面0.035MPa压力；

工况2-同运动方向成直角的水平方向：最大额定质量乘以重力加速度，1.14MPa内容器压力+0.1MPa外壳压力+船运罐自重+罐体投影面0.0027MPa压力；

工况3-垂直向上：最大额定质量乘以重力加速度，1.14MPa内容器压力+0.1MPa外壳压力+罐体投影面0.0027MPa压力；

工况4-垂直向下：最大额定质量乘以2倍的重力加速度，1.14MPa

内容器压力+0.1MPa外壳压力+罐体投影面0.0054MPa压力。

4 有限元模型

根据相关图纸中2m3/1MPa低温液体（LNG）船用储罐的结构特点，利用有限元软件Ansys/workbench对低温液体（LNG）船用储罐的整体结构建立了三维有限元模型各个结构的有限元模型。

5 约束

工况1-4的边界条件为：一侧鞍座底板施加六个自由度约束（ZX=0，DY=0，DZ=0，RX=0，RY=0，RZ=0），另一侧鞍座底板施加五个自由度约束（DY=0，DZ=0，RX=0，RY=0，RZ=0）。

6 计算结果与分析

通过上述计算分析，得到以下结论：

（1）内外容器的最大表面应力、最大中间应力均小于许用值，强度满足要求；

（2）鞍座、冷箱的最大表面应力小于许用值，强度满足要求；

（3）支撑管和垫板米塞斯应力小于许用值，强度满足要求；

（4）玻璃钢支撑件的最大剪切应力小于许用值，强度满足要求；通过以上完整的应力分析评定，该LNG罐子结构合理，强度满足要求。

[1]JB4732-95.钢制压力容器-分析设计标准[S].

[2]赵彩云.国内小型LNG 储罐建造能力浅析[J].城市建设理论研究,2012(24):77．

[3]GB 18442.16—2011.固定式真空绝热深冷压力容器[S].2011．

周萍（1985-）,女,黑龙江人，硕士，研究方向：船舶力学。

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