水平和竖向地震激励下大型储液罐响应分析

陈贵清，刘望峰，赵晓波，梁乐杰

（1．唐山学院，河北 唐山063000；2．河北联合大学，河北 唐山063000）

大型储液罐作为能源储运系统的重要组成部分，是能源利用、再生产和供给的重要设施。由于它储存的多为易燃易爆介质，一旦发生破坏，大量介质外泄和燃烧，不仅会造成严重的经济损失和危及工作人员的生命安全，还可能导致毁灭性的次生灾害。1964年3月，美国阿拉斯加地震中某储藏区的4个罐区有3个着火，有的还引起爆炸；同年6月，日本新泻地震中储液罐破坏后发生的大火持续了两周，烧毁油罐84座，造成了严重的经济损失和空气污染[1]。

近年来，一些科研工作者对此领域进行了一些初步的研究，取得了一些成果[2－5]。但由于问题的复杂性，比如罐体属于超大型空间薄壁结构，地震时罐体与液体之间的相互作用属于典型的流固耦合振动问题，许多问题发生的机理还未搞清楚，因此有必要对此领域继续开展深入的研究。本文利用ANSYS软件模拟了10万m3大型锚固储液罐在水平地震激励和竖向地震激励下的响应，并加以比较和分析，所得结论可以为工程设计提供有益的参考。

1 储液罐ANSYS模型建立

根据储液罐壁薄的特点，在ANSYS中选择具有4个节点，每个节点有6个自由度的SHELL181单元建立罐壁模型。在动力荷载下，允许单元有横向剪切变形和伸展，因而厚度设置为固定的单元参数。罐内液体采用基于Housner模型[2－3]简化的三维液体单元FLUID80，此单元是三维结构单元SOLID45修改后的单元，适合模拟容器中没有静流速的流体，还非常适合计算静水压力下的流固界面加速度的影响（比如晃动问题）。……