作者:Karim Dhanji，高级机械工程师，结构服务和振动
大直径薄壁钢罐是常见的燃料和石油储存，特别是在石油工业。的美国石油学会(API)650标准是设计这种油箱的行业标准。直到最近，规范的规定都是针对在高液位下工作的储罐的设计。重点是防止与壳体屈服相关的破坏模式;因此，大多数现有的坦克是用可变的外壳厚度建造的，靠近顶部的坦克会变薄。然而，当这些坦克是空的，他们很容易由于高风荷载，特别是在薄的上壳课程的反翘。在卡特里娜飓风和丽塔飓风之后，许多这样的储罐因弯曲而受损。为了考虑上部壳体层的结构稳定性，采用加劲环(通常称为风梁)来减少屈曲长度。
API-650标准采用经验设计方法，根据油箱的厚度、高度和设计风速对油箱进行加劲，解决了这一问题。其他规范，如最近的EN1993-1-6欧洲标准，提供了通过验证设计应力来评估屈曲的分析关系。然而，这两个标准都受到了批评，并可能提供相互矛盾的结果。
FAI公司利用API-650和有限元软件Abaqus对核电站的储油罐进行了评估。在Abaqus分析中，使用扫掠六角单元建立了坦克模型，并定义了材料特性。接下来，风荷载分布被应用到油箱的外部。罐体上的风荷载是不对称的，如图1所示。确定载荷分布的一种方法是使用比例模型并在不同位置测量压力(使用量纲分析技术)。具有相似高径比的储罐将具有相似的负载分布。因此，进行了文献搜索，找到了合适的风荷载剖面并输入到Abaqus中。一旦载荷被定义，适当的边界条件被应用和静态分析被执行。
所分析的罐体没有风梁，因此对设计时的罐体和改造后的带风梁的罐体进行静力分析。求出应力和位移，如图2所示。利用API650中的有限元分析和经验方法的结果，FAI能够向客户提出建议，以保护他们的储油罐在低液位下工作时不会屈曲。
