Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Feldstudie und Bewertung des Beulverhaltens von Stahltanks unter geometrischen Imperfektionen

Rastgar M und Showkati H

Schalen gehören zu den am häufigsten in Bau- und Industrieprojekten verwendeten Strukturkomponenten. Schalenstrukturen bestehen aus Schalentragelementen und werden hauptsächlich in Öl- und Gastanks, Offshore-Plattformen, Silos, Schornsteinen, Kühltürmen, Schiffs- und Flugzeugrümpfen usw. verwendet. Obwohl häufig zylindrische Schalen aus Stahl verwendet werden, sind bei deren Konstruktion und Montage erhebliche Probleme aufgetreten. Bei diesen Strukturen ist aufgrund der großen Schalengröße keine integrierte Konstruktion möglich und sie werden aus einer Reihe geschweißter, gekrümmter Plattenteile gebaut; daher treten einige geometrische Mängel auf. Die meisten dieser Mängel werden durch den Schweißprozess, den Transport, ungeeignetes Walzen sowie Installations- und Implementierungsprobleme verursacht. Diese Mängel haben direkte Auswirkungen auf das Strukturverhalten von Schalen bei Knicken und äußerer Druckbelastung. Da bei den meisten Schalentanks während des Betriebs eine hohe Wahrscheinlichkeit für den Saugzustand (Vakuum) besteht, verursachen Druckkräfte in ihrer dünnen Wand Knicken und Versagen. In dieser Untersuchung werden die Mängel in zylindrischen Stahltanks, die an einem Raffineriestandort gebaut werden, vorgestellt und anhand einer Feldstudie bewertet. Auf Grundlage statistischer Inferenz werden sie klassifiziert und anschließend durch Untersuchung der wirksamen Faktoren und deren Entstehungsursache die gemeinsamen Unvollkommenheiten identifiziert. Anschließend wird die Auswirkung gemeinsamer Unvollkommenheiten auf das Beulverhalten unter gleichmäßigem Außendruck experimentell ausgewertet. Anschließend wird eine nichtlineare numerische Analyse der Testproben durchgeführt. Abschließend werden experimentelle Ergebnisse, Finite-Elemente- und analytische Beziehungen verglichen.