1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1.1 拱形储罐概述

拱形储罐是一种钢制容器，其罐顶为球冠状、罐体为圆柱形。拱形储罐由罐顶、罐壁、罐低及油罐附件组成。拱顶中心为圆形中心顶板，由多块顶板焊接而成。拱形储罐最常用的容积为1000#8212;10000msup3;，当前国内拱形储罐的容积最大可以达到30000msup3;。罐底由钢板拼装而成，罐底中部的钢板为中幅板，周边的钢板为边缘板。罐壁由多圈钢板组对焊接而成，分为套筒式和直线式。拱形储罐制造简单、造价较低、施工方便，是目前石化企业应用广泛的一种常压储罐，主要用于储存煤柴油、蜡油、渣油等油品和污水等介质，在石油炼化生产与运输过程中起调节作用。因此，拱形储罐在目前油田储罐中使用量最多^[1-3]。

20世纪70年代以来，大型拱形油罐得到了较快的发展。法国是第一个发展储罐内部覆盖层的国家。1995年，美国也开始设计制造此类油罐。到1972年，美国已经建造了600多个此类储罐。各个工业发展大国都有着较为齐全的储罐设计专用软件，可以进行一系列的静态分析、动态分析、抗震分析等^[4] 。目前，我国对此类油罐也有了较为成熟的设计、制造、使用、施工等方面的经验。此外，国内正在建设15#215;10⁴msup3;的此类油罐。在石油及其相关产品、其他液体产品储存中，钢制自支撑式拱顶储罐的应用越来越广泛^[5-7]。

1.2 拱形储罐的设计制造及发展动向

1.2.1拱形储罐的设计制造

储罐用钢主要是碳钢和不锈钢，目前油田内碳钢储罐较多，应根据安全可靠、经济合理的原则选择储罐的用材。设计储罐是应考虑设计压了、设计温度、储存介质及其性能、使用场合、材料的化学成分、焊接性能和抗腐蚀性能等因素。罐壁设计应考虑储液静压力、开孔、抗风载能力、抗震要求及刚度等因素。罐壁的纵截面为由下至上逐级减薄的阶梯形，是由各种规格厚度的钢板焊制而成。各相邻圈板的厚度可根据计算取得，但上圈板的厚度不得超过下圈板的厚度。对于直径小于25m的油罐，其壁板宽度不得小于5OOmm;长度不得小于1000mm。直径大于或等于25m的油罐，其壁板宽度不得小于

1000mm;长度不得小于2000mm。储罐底板焊接分为对接和塔接两种。对接焊仅用于小直 径储罐，应注意焊接顺序，减少焊接的变形。目前最常用的还是搭接焊，对于罐内直径小于12.5m时，罐底宜采用条形排板，组焊方式见图1;而对于罐内直径大于或等于12.5m时,罐底宜采用弓形边缘板，组焊方式见图2。

底圈壁板与边缘板之间的T型接头，应采用连续焊。罐壁外侧焊角尺寸及罐壁内侧竖向焊角尺寸，应等于底圈罐壁板和边缘板两者较薄者厚度，且不应大于13mm;罐壁内侧径向焊角尺寸，宜取1.1 ,-1.35倍边缘板厚度，(见图3)当边缘板厚度大于13mm时，罐壁内侧可开坡口(见图4) ^[8-10]。

因造价便宜、操作简单等原因，拱形储罐成为国内外石化企业和油库中的常用设备，使用量巨大。然而，由于工作压力较低，其稳定性较差，罐顶与罐壁项部圈板之间不仅要受铅垂压力，同时也受到环向压力与应力，当储罐遭遇意外超压的情况时，为了避免造成次生灾害，防止罐内易燃易爆液体外泄，拱形储罐尽可能设计成弱顶结构，即罐顶与罐壁采用弱连接^[11]。

1.2.2 拱形储罐的发展动向

近几十年来，随着工业的发展，储罐建造向大型化发展，原因是储罐大型化以后可以节省材料，减少占地，减少投资，便于操作，便于管理，杰声配件等诸多优点。我国的油田发展为了防止风沙和减少蒸发，需要建造大容积的拱形储罐，拱形储罐的最大容积为30,000msup3;^[1]。储罐大型化有以下几个优点：⑴总图布置的占地面积小；⑵节省罐区的总投资，其中包括管网和配件的投资；⑶节省材料，可以大幅度的减少钢材和基地工程材料；⑷运输和管理方面较为便捷。事物的发展一定是有利有弊的，随着储罐大型化的发展，相应的迎来了一系列的问题：⑴罐壁板材料的要求提高了。因为储罐壁厚度的增加，所以对于钢材的强度和韧性也有了相应的要求；另外，对于焊接质量也提出来更为严格的要求。⑵事故的危害性加大了。随着容量的增大，对于消防措施的要求也同时提高了^[12-13]。

随着成品油罐的大型化、规模化的发展，采用空间网壳结构作为储罐罐顶已经成为了必然的趋势。尽管网壳结构在空间结构领域已有成熟的理论、丰富的设计经验以及大量的研究成果。但我国目前尚未制订相应的规范标准，也缺乏专用的计算软件，因此需要立即对大型拱形网壳储罐结构进行系统研究。比较分析了现有的网壳结构形式中的优劣，建议大型拱顶储罐采用凯威特加联方型的混合型网壳结构形式。针对网壳顶支座的不足，为提高网壳顶与下部罐体的连接的安全性，提出了一种新型支座结构，此结构允许支座产生一定的转动来减缓网壳因内压、温度变化等造成的应力集中现象^[14-16]。

1.3 近年来国内外拱形储罐的研究现状

蒋峰、孙建刚^[17]采用有限元软件ADINA建立了无缺陷立式储罐有限元模型，确定立式钢制储罐下节点区裂纹缺陷的最不利位置，将此位置处无缺陷时有限元应力分析结果与按压力容器求解方法所得的结果进行比较，给出修正方式。

G. Portelaa, L.A.Godoyb^[18]使用小型风洞实验对圆顶储罐进行了刚性测定，通过压力实验来评估屈曲载荷，实验表明屈曲载荷与风速45%高于指定的ASCE7-02标准。

豆文娇^[19]以6000m3的LNG储罐的拱顶结构作为研究对象，运用MIDAS GEN软件，在不同荷载组合的工况作用下拱顶结构的变形和应力，进行了模拟分析。结果表明，储罐拱顶结构设计的强度和稳定性完全符合设计规范要求。

丁宇奇^[20]分析评价了1000msup3;#8212;2000msup3;的立式拱形储罐在不同储液下的弱顶性能，修正了弱顶的结构设计，使不同容积的拱顶储罐都能够实现弱顶结构设计。

孙延廷^[21]参照GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》，对储罐主要部件，罐底、罐壁、罐顶及罐顶与罐壁连接处的包边角钢和储罐的主要附件进行了设计。

胡衍明^[22]采用有限元数值模拟技术，对其进行应力强度和稳定性分析，得出采用SH-3046设计的弱顶结构也具有弱顶保护效果。

沙金成^[23]采用ansys软件对容积3000m3, SOOOm3和10000m3的立式拱顶储罐在空罐、半罐和满罐三种储存液位下，不同位置发生爆炸的工况进行了有限元计算和结构应力分析。

尹哗听、王瑜^[24]采用有限元技术，给出了储罐有限元计算的主要步骤，建立了满足精度的计算模型，对内压强度、稳定性以及外压稳定性进行了计算，计算结果可为工程设计提供理论依据。

吴旭维、李晋^[25]等以国内外最常见的16万mj液化天然气低温储罐施工为例，介绍了钢结构拱顶气升作业的工艺流程和操作要点。

尹晔昕^[26]对三种结构型式的拱顶储罐的变形方式、应力状态、塑性变形历史、塑性极限压力、弹性失稳临界压力进行了分析与对比。

刘巨保、丁宇奇^[27]采用有限元分析软件Ansys分别建立储罐的轴对称和空间有限元

模型，提出了储罐顶壁连接处破坏条件的判断方法。

田立奎^[28]分析拱顶储罐腐蚀的主要原因，采取必要的防腐措施，对保护储存油品的质量、延长罐的使用寿命有着积极的作用。

赵庆春、石云春^[29]选取2012年大庆华科股份有限公司C:分离装置中新建VN =1500m3N双环戊二烯成品储罐为实例，对其现加肋拱顶是否稳定进行验算。

陈福贵^[29]通过实例介绍了有效控制拱顶储罐罐底板、壁板、罐顶板焊接变形和确保储罐整体质量符合规范要求的方法。

王松、汪锋^[30]针对拱顶罐传统清洗工艺能耗高、风险系数高、清洗周期长、人工劳动强度大、环境污染重等弊端，研发了拱顶储罐可视化机械清洗技术。

张荣彬^[31]从拱顶板安装前的准备工作、排版图的绘制、安装过程中的技术控制及质量检验等方面，沦述了拱顶板采用新型的”人”字形排版方式的施工过程。

Moslem Amiri n, SaeedRezaSabbagh-Yazdi^[32]研究了液体储油罐在自然频率、地面支持、固定拱顶下的影响。

总之，ANSYS，Pro/E等展现了相比于传统设计更为简易、有效的特点,在关于螺杆泵的仿真模拟等上面也取得了一定的成效。当然,实验研究等传统方法作为实验研究的补充和参考还是无可替代的。

[1] 胡艳兴. 拱顶储罐的设计[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2013(2):117-117.

[2] Y. Kwon，K.Yang，C.Adams. Modeling and Simulation of High Velocity Projectile Impact on Storage Tank [J]. Journal of Petroleum Technology, 2010, 58(5):59-61.

[3] B.Liu, A.Jiang, Z.Fu. Scale model experiment for the study of lightning-induced spark discharge on large floating roof oil tanks[C]// High Voltage Engineering and Application (ICHVE), 2012 International Conference on. IEEE, 2012:81-84.

[4] 宋银瑞, 陈李斌, 李玉,等. 储罐拱顶结构优化设计与标准修订[J]. 管道技术与设备, 2005(2):17-18.

[5] HY Hu，QZ Liu. Research on lightning sparks discharge and protection measures of large floating roof tank. International Conference on Lightning Protection, 2012:1-4.

[6] 李玉坤, 李龙杰, 刘德田,等. 大直径拱顶储罐网壳强度计算与结构改进[J]. 油气储运, 2014(4):422-428.

[7] Y.Liu, Z.Fu, et al. Analysis of the effect on the large floating roof oil tanks struck by indirect lightning based on FDTD[C]// Lightning Protection (ICLP), 2014 International Conference o. IEEE, 2014.

[8] 李慧峰, 王加雄, 黄绍岩,等. API 650拱顶储罐的设计[J]. 油气田地面工程, 2008(5):32-33.

[9] M.A.Goudarzi. Seismic Design of a Double Deck Floating Roof Type Used for Liquid Storage Tanks[J]. Journal of Pressure Vessel Technology, 2015, 137(4).

[10] 胡艳兴. 拱顶储罐的设计[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2013(2):117-117.

[11] 刘巨保, 许蕴博. 基于GB-50341标准设计的立式拱顶储罐弱顶结构分析与评价[J]. 化工机械, 2011, 38(4):423-427.

[12] 薛明德, 尹晔昕. 大型拱顶储罐的模型实验研究[J]. 压力容器, 1999(6):30-34. [13] R.Zhang, D.Weng, X.Ren. Seismic analysis of a LNG storage tank isolated by a multiple friction pendulum system[J]. Earthquake Engineering amp; Engineering Vibration, 2011, 10(2):253-262.

[14] 陈志平, 冯文卓, 刘力歌,等. 大型拱顶网壳储罐结构设计与稳定性计算[J]. 机械工程学报, 2015(6):36-44.

[15] X.Ren, Z.Fu, N.Yan, et al. Analysis and experimental investigation of direct lightning protection for floating roof oil tanks[J]. Electric Power Systems Research, 2012, 94:762-766.

[16] S.N.Krivoshapko. Research on General and Axisymmetric Ellipsoidal Shells Used as Domes, Pressure Vessels, and Tanks[J]. Applied Mechanics Reviews, 2007, 60(6):336-355.

[17] 蒋峰. 立式储罐下节点区及拱顶裂纹缺陷安全评定方法研究[D]. 大庆石油学院, 2010.

[18] G.Portela, Godoy L A. Wind pressures and buckling of cylindrical steel tanks with a conical roof[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2005, 61(6):786-807.

[19] 豆文娇. 大型LNG储罐拱顶结构应力分析[D]. 兰州理工大学, 2011.

[20] 丁宇奇. 立式拱顶储罐超压破坏机理与弱顶结构研究[D]. 东北石油大学, 2014.

[21] 孙延廷. 3000m~3立式固定顶储罐设计方法与罐顶失效分析[D]. 东北石油大学, 2014.

[22] 胡衍明. 立式储罐应力分析与弱顶结构评价[D]. 大庆石油学院, 2010.

[23] 沙金成. 立式固定拱顶储罐爆炸压力下的结构应力分析[D]. 东北石油大学, 2014.

[24] 尹晔昕, 王瑜. 大型拱顶储罐的有限元计算[J]. 油气储运, 2003, 22(1):23-26.

[25] 吴旭维, 李晋, 陶宗宝,等. 大型液化天然气储罐拱顶气升关键技术研究[J]. 石油化工设备, 2013(5):89-93.

[26] 尹晔昕, 薛明德. 拱顶储罐承压圈型式与承载能力的关系[J]. 压力容器, 2002, 19(10):25-29.

[27] 刘巨保, 丁宇奇. 拱顶储罐顶壁连接处破坏机理研究与试验验证[J]. 压力容器, 2012, 29(7):1-8.

[28] 田立奎. 拱顶储罐腐蚀原因分析及防腐措施[J]. 石油化工安全环保技术, 2005(1):49-50.

[29] 陈福贵, 慕志进. 拱顶储罐焊接变形控制[J]. 石油化工设备, 2009, 38(z1):16-20.

[30] 王松, 汪锋, 徐洪文,等. 一种拱顶储罐可视化机械清洗技术[J]. 油气储运, 2015(2):220-222.

[31] 张荣彬. 新型排版在拱顶储罐中的应用[J]. 石油化工建设, 2013, 35(3):71-73.

[32] M.Amiri, S.R.Sabbagh-Yazdi. Influence of roof on dynamic characteristics of dome roof tanks partially filled with liquid[J]. Thin-Walled Structures, 2012, 50(1):56-67.

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

2.2 本课题的主要研究内容

（1）了解和熟悉热油拱型储罐的设计、制造、研究、有限元分析等；

（2）熟悉和掌握ANSYS有限元分析方法，了解和熟悉储油拱顶罐的基本结构和工作原理，并基于ANSYS有限元方法对一台大型储油拱顶罐进行有限元建模；

（3） CAD绘图设计：对一台螺杆泵零部件进行设计及CAD绘图，完成CAD绘图（折合1号图）不少于3张。

2.3 本课题拟采用的研究手段

本课题以拱形储罐为研究对象, 本课题基于ANSYS有限元方法对一台大型储罐进行分析，研究储罐受到外载荷作用下筒体、封头及其连接部位的应力和变形大小及其分布，了解和熟悉储油拱顶罐的基本结构和工作原理，并基于ANSYS有限元方法对一台大型储油拱顶罐进行有限元建模。

2.4 研究过程中用到的相关软件

2.4.1 ANSYS

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo, NASTRAN, Alogor, I－DEAS,AutoCAD等， 是现代产品设计中高级CAE工具之一。

2.4.2 Pro/E

Pro/Engineer是一款操作软件，该软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。

2.4.3 CAD

计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）是指运用计算机软件制作并模拟实物设计，展现新开发商品的外型、结构、色彩、质感等特色的过程。随着技术的不断发展计算机辅助设计应该不仅仅适用于工业，还被广泛运用于平面印刷出版等诸多领域。