大型储液容器在石油工业中广泛运用,但其在地震中的破坏却会导致十分严重的灾害。因此,储液容器的抗震研究一直是学术界和工程界关注的问题,虽然取得了一些成果,但在很多问题上还没有达到共识。鉴于储液容器在理论模型和实验测试研究方面的高度复杂性,本文采用有限元方法将储液容器作为大型薄壁结构和大晃动粘性流体组成的流固耦合问题进行数值研究。对于粘性流体大晃动问题,构造了一种高效率的ALE分步有限元求解格式即直接法。ALE描述下网格可以自由运动,以便于跟踪大晃动的自由液面和描述流体大晃动中的非线性现象;而在分步法中速度和压力可以等阶插值,从而较好地解决了在普遍采用的不等阶插值解法中,速度场和压力场数值精度不一致、程序编制不便等的不足。与传统的中间速度法相比,直接法有以下优点:首先,不需要引入无物理意义的中间速度,从而减少了误差,提高了计算精度。其次,流体N-S方程的求解有中间速度法的三步减为直接法的两步,提高了计算效率。在流体域采用ALE描述时,流固耦合问题是一种流场、网格场和固体场的三种耦合问题。本文采用交替解法将流体和固体分成两个单独的求解域,通过耦合界面进行其间物理量的传递,简化了问题求解的难度和非线性程度。根据上述理论和方法编制了相应的流体大晃动问题的有限元分析程序,而且按交替解法的基本原理将该程序与ABAQUS程序通过ABAQUS的一些用户子程序相结合,形成了即可以求解流体大晃动问题,又可以求解粘性流体-弹塑性薄壁结构流固耦合问题的程序系统;同时,由于ABAQUS强大的非线性模拟功能以及丰富的单元库,该程序系统同时能用于各类单元组成的复杂结构的非线性流固耦合问题的求解。为验证本文给出的理论、方法和程序,进行了多个不同性质、不同粘性系数的流体大晃动和储液容器的流固耦合实例分析。成功的模拟出储液容器在地震荷载作用下产生的“象足”效应。