在大角焊缝强度分析中，地震载荷和风载荷不是轴对称的，因此无法施加，只可考虑罐内壁和底板的液压载荷和罐体自重载荷。对于工作条件下的强度分析，液压采用储液压力；而对于水压试验条件下的强度分析，液压采用水压试验压力。液压分布如图2所示。
强度分析中，假定夯土下表面位移为零。设备放置于地面，与地面之间无任何固定措施。两者之间的摩擦力不会使两者产生相对运动。因此在有限元建模过程中在地基底端添加全约束，并在罐底与地基之间添加接触。另外在大角焊缝处，罐壁通过焊缝与罐底连接，焊缝未完全焊透。因此有限元建模过程中认为罐壁与罐底连接处（两焊缝中间部位）添加接触。
轴对称模型强度分析中约束条件如图3所示。
2.2 整体模型的罐体强度及稳定性分析
对于罐体强度及稳定性分析，罐壁、加强圈、抗风圈均采用SHELL181单元划分。有限元网格模型如图4所示。
对于罐体强度及稳定性分析，强度分析考虑风载荷和地震载荷，同时为保证失稳时波形的完整性，采用360°全模型。由于载荷只会引起罐壁失稳，罐底对罐壁有加强作用，因此建模时忽略罐底以及地基，认为罐底处罐壁位移为零。因设备罐壁、罐底、抗风圈、加强圈等结构均具有薄壳几何特征，因此采用壳单元建模。
对于罐体强度及稳定性分析，并考虑到罐底对罐壁加强作用，因此在罐壁底端添加全约束。并忽略地基与罐底。
均布外压载荷及约束形式如图5所示。
罐体采用壳单元建立模型，因此无法进行应力线性化，因此可采用壳单元的中面应力数值代替薄膜应力，采用壳单元的顶面或底面应力数值代替薄膜加弯曲应力。
2.3 强度校核方法
按照JB4732-2005《钢制压力容器-分析设计标准》（2005年确认）的规定，强度校核采用最大剪应力理论，应力强度规定为最大剪应力的二倍，即
为提取各处薄膜应力以及薄膜加弯曲应力，需对计算结果进行应力线性化处理，在结果提取处设置路径，以便结果提取。由于大角焊缝处应力最大，软件自动在大角焊缝处设置4条路径，如图6所示。
程序会自动提取各处薄膜应力以及薄膜加弯曲应力，4条路径结果自动保存于ANSYS工作路径下，设计人员只需读取数值进行校核即可。
3 软件界面与软件使用方法
超大型储罐应力分析软件的主界面为Excel文件界面，如图7所示，其中包括罐体分析、大角焊缝分析。
在软件界面中输入相应的设计参数，绿色单元格为数据输入位置。当设计参数输入完毕后，点击“确定输入完成”按钮，软件弹出输出成果消息框，自动把设计参数写入命令文件夹。然后将文件夹中所有txt文件复制到ANSYS工作目录下，在ANSYS软件中的选择所生成的文本文件，即可完成大角焊缝分析和罐体分析。
4 结论
本文采用ANSYS APDL语言，并结合Mirosoft Excel VBA语言，进行了超大型储罐罐体及大角焊缝应力分析软件的开发。所开发出的软件具有专业化、便捷化的特点，简化了分析流程，大大缩短了分析设计的周期时间。
（1）通过建立的轴对称模型和罐体整体模型，只要输入相应的几何设计参数、材料参数、载荷参数等输入参数，可以对15万至20万立方米的超大型储罐罐体及大角焊缝进行参数化分析。
（2）软件内置了GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》中所规定的罐体自重、液体静压力、风载荷以及地震载荷等载荷作用，通过有限元软件计算后，程序可以自动提取关键位置的应力，并基于JB4732-2005《钢制压力容器-分析设计标准》进行校核。
参考文献
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