液化天然气(LNG)作为一种超高压低温清洁能源,在世界范围内有着不同的用途。为了运输方便,天然气经过压缩、冷却至-163~0C/-265F后变成液体。液化气可采用膜罐、半膜罐、独立罐等不同载体运输,其中,独立罐主要用于在船舶和公路上运输液化天然气。由于C型独立储罐结构简单、成本低、便于运输等优点被广泛应用。同时,由于其内部压力高,罐身可能发生损伤产生裂缝而导致泄漏。另一方面,地震区LNG罐体因地震动力作用而发生损伤甚至破坏。损坏而导致泄漏事故,对人们安全和环境造成严重威胁。因此,对LNG罐体进行非线性分析以及对损伤状态进行监测研究,具有重要的理论意义和工程实用价值。基于此,本文对C型LNG储罐在静力和动力作用下的损伤进行了非线性分析,并采用基于PZT压电传感的主动监测技术对LNG储罐损伤状态进行监测和分析研究。主要的研究工作包括:首先,对LNG储罐在不同压力作用下的静力损伤状态进行了非线性分析。考虑八种内部应力条件,分析了不同条件下的应力云图和变形分布。研究表明,随着内部静应力增加,罐体拉应力和位移逐渐增大;最大应力和最大位移发生在罐体中间部位;达到一定压力下,罐体中间部位将产生损伤甚至破坏。然后,对LNG储罐在不同地震动作用下的动力反应进行了非线性分析。考虑不同场地条件下地震动对LNG罐体动力反应的影响。研究表明,软土(四类)场地下罐体位移较硬土(一类)要大,而加速度较硬土(一类)要小。最后,采用基于PZT压电传感的主动监测技术对LNG储罐损伤状态进行监测和分析研究。采用基于PZT的传感器和驱动器,利用图形化软件LABVIEW,建立了主动监测系统。基于小波变换对不同损伤状态下的信号进行了能量分析,并采用损伤因子表征结构的损伤状态。研究表明:当罐体没有裂缝时,信号能量较大,损伤指数接近于零;随着罐体裂缝的增大,信号能量越来越弱,损伤指数逐渐增大,表明结构损伤越来越大;而当罐体裂缝较大时,信号能量较弱,损伤指数趋近1.0,储罐处于严重损伤状态。通过试验验证了采用基于PZT压电传感的主动监测技术对LNG储罐损伤状态进行监测的有效性。