世界上**的地面液化天然气储存罐
静力、动力、热应力及非线性分析
符合严格的设计要求
KOGAS Gas Technology Corporation (KOGAS-Tech)韩国天然气技术公司正使用LUSAS Civil& Structural软件，帮助建造并不断改进地面全容液化天然气罐的容量。在LUSAS工程咨询服务部的帮助下，韩国天然气技术公司已经建造了一个容量为140,000立方米的液化天然气储存罐。现在通过使用LUSAS Civil& Structure，一个容量为200,000立方米的地面全容液化天然气罐已经被分析和优化。当它被建成后，将成为世界上**的地面全容液化天然气储存罐(2006年)。
罐的发展
近年来，KOGAS－Tech公司已经建造了两种不同类型的地面后张预应力混凝土全容罐。一种使用了具有专利的内罐薄膜系统；另一种采用镍钢合金内罐。这两个罐的容量都是140,000立方米，分别建在韩国的Pyeongtaek 和 Tongyeong。
使用LUSAS软件，KOGAS－Tech公司已经设计了一个容量为200,000立方米的地面储存罐。与前一个罐相似，镍钢内罐高37.6m，直径84m，后张预应力混凝土外罐直径86.4m。内罐坐落在混凝土底板上，底板由直径比较小的桩支撑。罐从基础到顶部总共高52.8m。
主要分析类型 在分析和设计储存罐时，KOGAS－Tech使用LUSAS进行了大量的有限元分析，包括： 静力分析 风荷载分析 模态和抗震分析 温度模拟 泄漏分析 后张预应力分析 燃烧分析 泄压阀模拟 土和结构相互作用分析
|  |
静力分析 静力分析采用了2维轴对称实体单元和3维壳单元。对于结构的各个部分，例如罐顶、罐壁、底板等，进行分别建模，并定义了各种静力分析工况。多个工况的组合效应采用荷载组合进行评估。
模态分析
采用三维壳单元来模拟LNG外罐和卸压平台，对它们进行特征值分析，考察两个结构耦合和非耦合情况下的响应。集中质量模拟被用于LNG罐中的液体和结构相互作用，以及桩基础中的土和结构的相互作用。 |
风荷载模拟 采用三维壳单元模型，进行LNG外罐的风荷载分析。由于罐的形状以及荷载的对称性，常取一半模型进行分析。傅立叶分布的风荷载沿墙壁四周是变化的，在结构正面是正压力，在结构背面变成了吸力。 
| 抗震分析 采用LUSAS中的交互式模态动力分析方法，计算结构的动态地震响应。运行操作基准地震(OBE)和安全停运地震(SSE)下的分析，以保证结构满足规范要求。*后，综合利用结构分析得到的数据，计算出罐体的基础剪力和弯矩。 
|
热力学模拟 采用二维轴对称实体场单元和连续体单元建立了热力学模型，对LNG外罐（包含绝缘层）进行半耦合的稳态热力学分析。首先，在所有单元上施加了一个无应力温度，并考虑空气和基础温度环境条件的组合效应。由稳态热荷载引起的在顶角和底角处的环向应力图被生成。 
顶角建模
底角建模
产生由稳态热负荷引起的顶角和底角的环向应力的结果图。
   
|
泄漏模拟 泄漏模拟考察了液化天然气在5个不同的高度，从内罐泄漏到外罐内壁PUF绝缘层上的情况。假设罐的绝缘层在所考虑的高度以下都已经完全失效。采用二维轴对称实体场单元和连续体单元，模拟外罐和每个泄漏处以上的绝缘层。进行一个半耦合稳态热力学分析，来评估泄漏的影响。 |   |
预应力分析 外罐壁上存在临时开口，因此必须限制预应力引起的应力集中的影响。水平和竖向每组预应力筋荷载，都在单独的工况中分别定义和设置。然后，这些荷载可以以不同的方式进行组合，达到要求的预应力次序或加载顺序。对于每个荷载组合，可以使用截面的切片工具获得开口周围罐壁的轴力和弯矩。 |  |
燃烧模拟 燃烧情节的模拟采用二维轴对称实体场单元，并对LNG外罐进行瞬态热分析。罐顶和绝热层（除了PUF层）假设已经被损坏，在分析中不予考虑。在指定的时间，首先施加一个稳态条件。为了模拟燃烧情况，施加一个温度荷载（峰值温度在1.5m的距离内下降到零下170摄氏度），其在考虑的燃烧时间内以恒定速度逐渐降低。 |
泄压阀模拟 在热流泄压阀的建模中，不包括罐底部分，因为通常认为其远离热流荷载。采用三维实体场单元和连续体单元，对LNG储罐的一个构件进行半耦合瞬态热分析。
在所有单元上施加了一个无应力温度场，并建立模型的稳态条件，即零下170摄氏度的内部温度和外部全年平均气温。然后，在所考虑的时间步内，对罐顶的指定区域施加一个热流荷载。 |   |
"利用LUSAS使我们可以不断改进我们的分析、研究和开发能力，特别是在非线性分析中。通过LUSAS我们确信我们的LNG储罐的一系列设计总能满足客户严格的设计需求。"
Hag-Goo Sung, Civil & Arch Dept Manager, KOGAS-Tech
