[发明专利]一种应用于港口石化钢制储罐抗风圈优化设计方法

权利要求书

1.一种应用于港口石化钢制储罐抗风圈优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立储罐有限元模型，利用壳单元模拟储罐罐壁和抗风圈，单元划分时在抗风圈的相应高度上设置节点，并输入抗风圈的截面和数量自动建模以实现抗风圈的参数化建模；

2)根据风洞试验或CFD数值模拟结果得到的储罐净风压系数，再乘以可调整的参考风压w，换算到节点或单元相应的位置，加载在有限元模型上；

3)进行特征值屈曲分析，并以一阶模态的模式在储罐上施加初始缺陷，用于后续承载力分析；

4)定义抗风圈设计参数空间，其中圈数为n，用钢量为B，间距为d，及各个参数的取值范围和步长增量，得到设计参数空间：(n_i,B_j,d_k)，其中i＝1，…，N；j＝1，…，J；k＝1，…，K；

5)在抗风圈设计参数空间选取参数取值，利用有限元方法进行储罐动力屈曲分析，得到设计参数与储罐动力抗风屈曲承载力之间的关系w_cr(n,B,d)；

其中具体优化策略迭代方法如下：

Ⅰ：对于抗风圈圈数n＝n_i＝i，用钢量B＝B_j＝jΔB，依次计算间距d＝d_k＝kΔd时的w_cr(n_i,B_j,d_k)，初始地，k从1开始依次增大，直到w_cr(n_i,B_j,d_k)w_cr(n_i,B_j,d_k-1)时停止，将此时的k-1记为k_ij，为抗风圈圈数i，用钢量B_j下的最优间距d_k，此时的承载力记为w_crij；

Ⅱ：对于抗风圈圈数n＝n_i＝i，对下一个用钢量B＝B_j+1＝(j+1)ΔB，依次计算间距d＝d_k＝kΔd时的w_cr(n_i,B_j,d_k)，k从k_ij依次增大，直到w_cr(n_i,B_j+1,d_k)w_cr(n_i,B_j+1,d_k+1)时停止，得到k_ij+1；

Ⅲ：对于抗风圈圈数n＝n_i＝i，当出现增加用钢量，最优间距不变，k_ij＝k_ij-1时，继续增加用钢量，最优间距保持为k_ijΔd，继续增加用钢量，计算w_crij，直到(w_crij-w_crij-1)(w_crij-1-w_crij-2)为止，此时的w_crij-1记为w_cri，表示抗风圈圈数i时的承载力最优解；此时再继续增大用钢量，承载力提升程度较低；

Ⅳ：改变抗风圈圈数，重复上述Ⅰ～Ⅲ，得到w_cri(i＝1，…，N)，w_crij,k_ij(i＝1，…，N；j＝1，…，J)；

6)在w_cri(i＝1，…，N)中进行选择或微调。