文献中储油罐自振特性分析所选的壁厚为底层圈板壁厚的厚度。选取这一值的计算结果与实际储油罐的计算结果的差距有多大,是否可以用底层圈板的厚度来代替整个储油罐的壁厚,本节对这两个问题进行了验证。
1、壁厚形式对高罐自振特性的影响
对2000m3罐,分别取等壁厚为7mm和实际壁厚进行计算,结果见表4-4。分析结果发现,变壁厚对空罐的影响比满罐要小。空罐时,一阶值与等比厚的差值最大为5.634%,说明对空罐低阶频率影响相对较大;在三阶之后,变壁厚储油罐n=1的梁式振型消失。充液后,变壁厚使储油罐的各阶频率降低,但是对低阶频率的影响较小。
2000m3空罐和满罐变壁厚的前三阶振型有所不同。当罐壁按照变壁厚计算时,储油罐n=1的梁式振型不规则,振型中夹杂微小变化,主要原因为:变壁厚使罐壁的圆度和连续性降低,从而引发振型间的微小振型。等壁厚情况壁厚选取的是罐体底层圈板的厚度,相比变壁厚情况其平均壁厚较厚,壁厚减薄,频率应相应的降低;变壁厚的圆度和连续性降低又使罐的自振频率增大。一阶时,罐体的圆度和连续性起主要作用,频率增大,其后壁厚的影响起主导作用,频率降低。
2、壁厚形式对矮罐自振特性的影响
对50000m3罐,分别取壁厚为32mm和变壁厚进行计算。结果表明,变壁厚对空罐一阶频率的影响较大,差值为9.284%,对其他振型影响很小。充液后,变壁厚对储油罐各阶频率的影响都很大,四阶时差值最大为39.904%,且频率降低。
50000m3空罐和满罐变壁厚的前三阶振型也有区别。空罐振型变化及产生的原因与2000m3罐类似。满罐时的振型与高罐不同,振型主要发生在罐体上部,这是变壁厚矮罐满罐时的振型特点。
3、储油罐自振特性分析的合理壁厚形式
对2000m3高罐和50000m3矮罐的分析发现:在空罐情况下,变壁厚使储油罐各阶的自振频率升高,但对各阶频率的影响不大,所以空罐的自振频率可以用等比厚代替变壁厚近似计算。满罐时,变壁厚使储油罐各阶的频率降低,并且对各阶频率的影响很大,越往高阶影响越大,这时不能用等比厚代替变壁厚进行计算。另外,壁厚形式对储油罐的各阶振型都有影响,所以壁厚形式应该按照实际壁厚模拟。