[发明专利]船用LNG储罐的应力的有限元分析计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及船用LNG储罐测试领域，具体涉及一种船用LNG储罐的应力的有限元分析计算方法。

背景技术

LNG(liquefied natural gas，液化天然气)是一种清洁、高效的能源。目前，陆地上储存LNG的储罐一般采用静止固定式LNG储罐的设计规范，主要参考现有的GB150钢制压力容器及其他压力容器标准。

但是，如将陆地上采用的LNG储罐应用到船舶上，由于船舶航行过程中会产生的三个方向上加速度产生的动载影响，而陆地上采用的LNG储罐并未考虑加速度产生的动载影响，因此，将陆地上采用的LNG储罐直接用于船舶时，安全会存在一定隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种船用LNG储罐的应力的有限元分析计算方法，通过本发明的方法能够确定LNG储罐是否合格，LNG储罐是否需要进行优化，保证LNG储罐的安全。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种船用LNG储罐的应力的有限元分析计算方法，包括以下步骤：

A、对船用LNG储罐的外壳、内容器和受力构件进行三维建模，加载当前LNG储罐的设计参数、以及当前船舶的航行参数；

B、定义当前船舶的外壳承受的大气压力为P外、内容器介质压力为P内、内外罐自重为G、LNG液体重量压力为P静；

定义船舶在航行过程中横向加速的产生的惯性力F横、船舶在航行过程中纵向加速的产生的惯性力F纵、船舶在航行过程中垂向加速的产生的惯性力F垂、船舶在航行过程中纵向的碰撞载荷产生的惯性力F碰；设定LNG储罐的温差载荷△T；

定义LNG储罐贮液时的载荷工况为F储液、LNG储罐使用的横垂向载荷工况为F横垂1、考虑△T时LNG储罐使用的横垂向载荷工况为F横垂2；

定义LNG储罐正常使用的纵垂向载荷工况为F纵垂1、考虑△T时LNG储罐使用的纵垂向载荷工况为F纵垂2；

定义LNG储罐正常使用的碰撞载荷工况为F碰撞1、考虑△T时LNG储罐使用的碰撞载荷工况为F碰撞2；

C、采集得到外壳、内容器和受力构件在F储液时的P外、P内、G和P静；利用有限元分析计算方法FEM，根据内容器的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F储液时的P外、P内、G和P静计算得到内容器在F储液时的应力；利用FEM，根据外壳的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F储液时的P外、G和P静计算得到外壳在F储液时的应力；利用FEM，根据受力构件的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F储液时的P外、P内、G和P静计算得到受力构件在F储液时的应力；

采集得到外壳、内容器和受力构件在F横垂1时的P外、P内、G、F横和F垂；利用FEM，根据内容器的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F横垂1时的P外、P内、G、F横和F垂计算得到内容器在F横垂1时的应力；利用FEM，根据外壳的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F横垂1时的P外、G、F横和F垂计算得到外壳在F横垂1时的应力；利用FEM，根据受力构件的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F横垂1时的P外、P内、G、F横和F垂计算得到受力构件在F横垂1时的应力；

采集得到外壳、内容器和受力构件在F横垂2时的P外、P内、G、P静、F横和F垂；利用FEM，根据内容器的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F横垂2时的P外、P内、G、P静、F横和F垂计算得到内容器在F横垂2时的应力；利用FEM，根据外壳的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F横垂2时的P外、G、P静、F横和F垂计算得到外壳在F横垂2时的应力；利用FEM，根据受力构件的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F横垂2时的P外、P内、G、P静、F横和F垂计算得到受力构件在F横垂2时的应力；

采集得到外壳、内容器和受力构件在F纵垂1时的P外、P内、G、F纵和F垂；利用FEM，根据内容器的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F纵垂1时的P外、P内、G、F纵和F垂计算得到内容器在F纵垂1时的应力；利用FEM，根据外壳的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F纵垂1时的P外、G、F纵和F垂计算得到外壳在F纵垂1时的应力；利用FEM，根据受力构件的三维模型、△T、加载的设计参数和航行参数、F纵垂1时的P外、P内、G、F纵和F垂计算得到受力构件在F纵垂1时的应力；