一种储油设施防护研究方法技术

本发明专利技术提供了一种储油设施防护研究方法，涉及储油罐研究技术领域。本发明专利技术以立式钢制油罐等储油设施为应用场景，研究复合材料，建立复合材料本构模型，结合模拟表征手段探明结构性能关系，进行复合结构在储油设备中的适应性研究、抗震动防护研究及应用研究；提出多层复合结构在罐底、池底的防护情况报告，为储油设施安全稳定运行提供技术支撑。通过材料的宏观和微观多尺度结构设计，形成复合材料用于储油设施，提高油罐等换底工程的安全可靠。本发明专利技术技术方案可用于指导洞库立式钢制油罐等储油设施改造、抢修及抢建项目，可显著缩短油罐换底工程施工周期，罐容损失小，减少焊接明火安全隐患，大大降低立式油罐的安全风险，提高使用便利性。用便利性。用便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种储油设施防护研究方法


[0001]本专利技术涉及储油罐安全防护
，尤其涉及一种储油设施防护研究方法。

技术介绍

[0002]油罐是一种储存油品的容器，是油库的主要设施，油罐按材质可分为非金属油罐和金属油罐两大类，金属油罐最为常用，非金属油罐一般仅用于野外油库，包括耐油橡胶软体油罐、玻璃钢油罐和塑料油罐等，油罐固有缺点如下：罐底板受双面腐蚀，极大增加了腐蚀穿孔的概率；能对罐底板渗(泄)漏储油状况下实时监测的方法或手段有限，难以发现微小泄漏、发现渗漏不及时；储罐储油后，下部罐壁受到较大压力，容易发生破裂事故，若发生高液位下罐体突发性开裂，势必会将防火堤冲毁，造成全部油品外泄，当失控的漫流油品遇火源被点燃后，将形成大面积的流火。
[0003]储油设施是能源安全保障的重要内容，肩负着保卫和建设国家的双重使命，作为战争防御体系和保障体系重要组成部分的储油设施防护面临新的挑战，目前采用的维护方式一般为换底，该方法存在施工周期长、施工成本高、焊接明火安全隐患大、泄露漏点不易找到等问题，给油料保障等带来了难题。所以，如何为防护工程的生存安全提供可靠技术支撑是必须重视的研究方向。其中，开展多层结构耦合技术研究，为立式油罐等储油设施改造工程提供更先进更可靠的解决方案，提升储存和安全运行的能力，是提升设施防护能力的现实需要。因此，本专利技术提出一种储油设施防护研究方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出一种储油设施防护研究方法，该储油设施防护研究方法采用结构功能一体化技术等构建具有多尺度多功能特性的新型复合材料，结合数值模拟等手段探明其构效关系、作用机理，并通过实际场景验证可靠性，可为储油设施战时安全稳定运行提供技术支撑。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：储油设施防护研究方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一：面向储油设施防护和罐底腐蚀问题，采用结构功能一体化技术，以玻璃纤维毡、碳纤维三维编织物为主要材料，结合缝合、数值模拟手段，设计构建多层结构耦合一体化复合材料作为罐底支撑；
[0007]步骤二：对多层结构进行研究，获得宏观、微观结构多尺度分布规律，并研究多层结构功能性，形成复合材料制备工艺和样品；
[0008]步骤三：以模拟复合材料应力分布、剖析全场力学性能为目标，借助计算机开发平台，构建三维模型开展数值模拟，获取材料的特性；
[0009]步骤四：研究复合材料的力学响应、强度特性及损伤初始和发展过程，获得规律性认识用于指导复合材料样品构建；
[0010]步骤五：研究立式圆柱形储罐结构的动力性能，分析爆炸震动作用下储罐与流体、
储罐与地基的相互作用以及储罐的动力响应；
[0011]步骤六：全方位考察复合材料的实际性能，以立式油罐为应用场景，考察构建的复合材料的实际性能，研究其在各种工况条件下的特性和防护情况。
[0012]进一步改进在于：所述步骤一中设计构建多层结构耦合一体化复合材料的具体方法包括：采用碳纤维三维编织物作为中间夹层，玻璃纤维毡作为增强层，构建玻璃纤维、碳纤维、玻璃纤维三明治结构的铺层材料，采用穿刺缝合手段将三明治结构的铺层材料连接起来，形成多层结构耦合一体化复合材料。
[0013]进一步改进在于：所述步骤二中，对多层结构进行研究具体为：对材料特性、底板、增强层、空隙层进行研究。
[0014]进一步改进在于：所述步骤三的具体方法包括：基于混合定律、桥联理论和有限元理论，形成适用于多层结构耦合一体化复合材料力学分析的有限元方法，获取多层结构耦合一体化复合材料的全场位移、应变和应力响应特性。
[0015]进一步改进在于：所述步骤四中，获得规律性认识的方法还包括：揭示材料损伤机理，评价材料性能，对复合材料的工程结构设计和优化进行反馈，获得规律性认识。
[0016]进一步改进在于：所述步骤五中，研究具体为：研究弹塑性有限元分析原理及储罐震动反应分析经典理论，确定适合于地基
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储罐
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流体结构体系的弹塑性本构关系，通过ANSYS建立地基
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储罐
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流体结构体系动力相互作用的储罐数值分析模型，确立有限元方法的解决方案，方案包括瞬态动力方程求解方法的确定、单元的选取、震动的输入方法、网格大小的划分、流固耦合作用的实现及地基与储罐的接触分析。
[0017]进一步改进在于：所述步骤五中，分析爆炸震动作用下储罐的动力响应的方法为：建立两种不同高度储罐系统的有限元模型，采用有限元动力时程分析方法研究立式油罐在水平震动荷载作用下的响应，得出储罐在爆炸震动作用下的应力云图，并分析对比高罐和矮罐的震动响应。
[0018]进一步改进在于：所述步骤六中，考察构建的复合材料的实际性能包括考察微观结构、分子结构、层间断裂韧性、冲击韧性、层间剪切、纵向拉伸、纵向压缩、全场应变测量、导热系数、超声CT扫描、三维X射线检测、盐雾实验，并开展材料结构设计和样品制备。
[0019]进一步改进在于：所述步骤六中，研究其在各种工况条件下的特性和防护情况具体包括：制备复合材料样品，以立式油罐为应用场景，考察构建的复合材料的实际性能，研究其在各种工况条件下的适应性、功能性，验证多层复合结构的有效性，提出多层复合结构在不同场景下的防护情况报告，并对经济性进行分析。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1、本专利技术以立式钢制油罐等储油设施为应用场景，研究复合材料，建立复合材料本构模型，结合模拟表征手段探明结构性能关系，进行复合结构在储油设备中的适应性研究、抗震动防护研究、应用研究；提出多层复合结构在罐底、池底的防护情况报告，用于储油设施，可提高储油设施安全性能，为储油设施安全稳定运行提供技术支撑。
[0022]2、本专利技术围绕油品储存的安全性和可靠性问题，进行耦合技术研究，通过材料的宏观和微观多尺度结构设计，形成复合材料用于储油设施，力求提高油罐等换底工程的安全性、可靠性、工程适应性，保证油料储存的安全。
[0023]3、本专利技术研究成果可用于指导洞库立式钢制油罐等油料储备设施平时改造、战时
抢修抢建项目，可显著缩短油罐换底工程施工周期，罐容损失小，减少焊接明火安全隐患，大大降低现有立式油罐的安全风险，提高使用便利性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的流程图；
[0025]图2为本专利技术的多层结构耦合一体化复合材料示意图。
具体实施方式
[0026]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详述，本实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0027]实施例一
[0028]根据图1、2所示，本实施例提出了一种储油设施防护研究方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一：面向储油设施防护和罐底腐蚀问题，采用结构功能一体化技术，以玻璃纤维毡、碳纤维三维编织物为主要材料，结合缝合、数值模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储油设施防护研究方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：面向储油设施防护和罐底腐蚀问题，采用结构功能一体化技术，以玻璃纤维毡、碳纤维三维编织物为主要材料，结合缝合、数值模拟手段，设计构建多层结构耦合一体化复合材料作为罐底支撑；步骤二：对多层结构进行研究，获得宏观、微观结构多尺度分布规律，并研究多层结构功能性，形成复合材料制备工艺和样品；步骤三：以模拟复合材料应力分布、剖析全场力学性能为目标，借助计算机开发平台，构建三维模型开展数值模拟，获取材料的特性；步骤四：研究复合材料的力学响应、强度特性及损伤初始和发展过程从而获得规律性认识用于指导复合材料样品构建；步骤五：研究立式圆柱形储罐结构的动力性能，分析爆炸震动作用下储罐与流体、储罐与地基的相互作用以及储罐的动力响应；步骤六：全方位考察复合材料的实际性能，以立式油罐为应用场景，考察构建的复合材料的实际性能，研究其在各种工况条件下的特性和防护情况。2.根据权利要求1所述的储油设施防护研究方法，其特征在于：所述步骤一中设计构建多层结构耦合一体化复合材料的具体方法包括：采用碳纤维三维编织物作为中间夹层，玻璃纤维毡作为增强层，构建玻璃纤维、碳纤维、玻璃纤维三明治结构的铺层材料，采用穿刺缝合手段将三明治结构的铺层材料连接起来，形成多层结构耦合一体化复合材料。3.根据权利要求2所述的储油设施防护研究方法，其特征在于：所述步骤二中，对多层结构进行研究具体为：对材料特性、底板、增强层、空隙层进行研究。4.根据权利要求3所述的储油设施防护研究方法，其特征在于：所述步骤三的具体方法包括：基于混合定律、桥联理论和有限元理论，形成适用于多层结构耦合一体化复合材料力学分析的有限元方法，获取多层结构耦合一体化复合材料的全场位移、应变和应力响应特性。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓鹏，贺锋，梅勇，张晓岚，李季，秦岭，侯佳黛，孙云厚，曹健舞，李少华，李静，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防工程研究院，
类型：发明
国别省市：