目前国外对于圆柱壳在静力荷载作用下结构承载机理和破坏机理的研究已趋于成熟。但是对于这一理论成果在实际应用方面的研究没有太多资料可以借鉴。国内有关威金斯气柜的研究虽然已经取得了一定的进展，但是都没有对威金斯气柜结构的受力机理进行系统的研究，找出对控制结构承载力影响较大的主要构件及其布置形式，而这正是对威金斯气柜结构进行合理优化的依据。本文应用通用有限元软件 ANSYS，对某威金斯气柜工程实例进行建模，分析其在结构自重、风荷载、气压、雪荷载作用下的变形和内力，找出控制荷载和控制应力，绘制应力包络图。随后对气柜中活塞进行了建模，分析其在气压作用的变形和内力，说明活塞的径向变形不会影响到活塞在柱壁内的运行。最后在静力分析的基础上，对气柜外壳和活塞进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析，找出影响结构整体稳定性的主要因素并研究活塞在不同倾斜度下，不同初始缺陷对活塞屈曲承载力的影响。通过上述的计算和分析，得出以下的结论：
1、 本文采用壳体 shell63 单元和 beam188 梁单元对威金斯气柜进行建模。其中 beam188 单元可以选择截面形式，更准确地模拟构件的真实截面形状和形心位置，提高了结构屈曲分析的准确性；若对多种形式的气柜进行计算比较，参数化流程应用极为方便。因此，设计人员可以根据需要，采用适当的建模方法，提高效率。
2、 通过静力分析可以得出气压和风荷载是破坏威金斯气柜的主要荷载。气压只对结构圆柱壳产生较大的影响；而气柜顶部风荷载的吸力会在气柜顶部产生较大变形和应力。通过计算在没有设置环向加劲肋的状况下，有、无竖向加劲肋的气柜在各种荷载作用下的静力变形和应力，可以看出气柜结构在荷载作用下的变形和内力都较小，气柜的最大应力仅达到 100MPa，出现在壁壳和顶壳交界处，远小于材料的屈服极限。通过比较有、无竖向加劲肋结构形式气柜的内力和变形，可知竖向加劲肋对气柜结构强度的提高并不显著，如果气柜体积较小可以采用去掉竖向加劲肋的结构形式。
3、 从气柜特征值屈曲分析和非线性屈曲分析可以看出，在竖向荷载作用下，气柜顶壳很容易发生整体屈曲，竖向均布荷载的屈曲特征值约为 580MPa。通过改变气柜竖向加劲肋、环向加劲肋的尺寸、布置和壁厚等条件，得出壁厚的改变对结构屈曲承载力的影响不显著；“立柱”在圆柱壳受力结构体系中，只起到竖向加劲肋的作用，可以适当减小竖向加劲肋的截面尺寸，但是改变“立柱”的数量对结构屈曲承载力的影响较大，尤其是在风荷载作用下圆柱壳下部很容易发生屈曲，因此对于结构形式较大的气柜，不易去掉竖向加劲肋。但是经计算可知，可以适当减小现有竖向加劲肋的截面尺寸，以达到节约材料的目的；环向加劲肋的布置间距是对结构整体屈曲影响最大的因素，因此在设计时应加强重视。
4、 本文通过对活塞的分析可知，48 个活塞围栏由走道连成刚度很大的整体受力体系，在均布气压作用下，很难发生整体屈曲。而活塞壳体的刚度相对较小，很容易发生屈曲，屈曲荷载约为 48000MPa。通过分析可知实际工程中由于气压远远小于活塞的屈曲荷载，所以在设计中只要保证活塞上单根杆件的稳定活塞就能不发生屈曲现象。
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