基于有限元分析方法的压水堆核电站安全壳结构计算分析与模型验证

安全壳结构作为核电站第三道保护屏障,评估其结构强度在事故工况下是否具有足够的裕度至关重要,10年一次的强度试验是现行检查在役电站安全壳结构安全性的主要方法。预应力混凝土安全壳结构中预应力不可避免地随时间发生损失,通过建立包含预应力空间分布的安全壳结构数值模型,计算评估安全壳结构在不同预应力损失工况下抵抗事故压力的能力是弥补不能高频次开展强度试验的有效方法。通过建立CPR1000机组安全壳结构的精细有限元模型,计算分析安全壳结构在强度试验各压力台阶下的结构响应,最后采用安全壳结构在压力试验中的自动化采集数据验证了计算模型的准确性。结果表明:建立的安全壳有限元数值计算模型可以用来准确计算和评估结构抵抗事故压力的能力。     

巴基斯坦恰希玛核电站安全壳结构试验与吻合分析

核电站安全壳结构整体性试验 ,是评价安全壳结构施工质量的必备手段 ,理论计算是保障试验及试验质量的重要参考 ,通过理论计算和试验数据的相互比较 ,确定巴基斯坦恰希玛核电站安全壳是否能够投入使用     

海洋腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳试验研究

对8根钢筋混凝土梁进行了大气环境、淡水及海水环境下的疲劳试验,研究了其力学性能及刚度损伤演化规律。进一步分析了三种环境与循环荷载共同作用下试件梁的破坏形态、挠度发展规律和疲劳寿命。试验结果表明,腐蚀和疲劳存在耦合作用,海水腐蚀环境与5%~70%荷载水平作用下,梁疲劳寿命最短。根据理论分析和试验结果,对钢筋混凝土梁在严酷海洋环境下的疲劳寿命及其规律进行了进一步研究,参考已有文献和试验研究结果给出了基于钢筋混凝土梁刚度损伤演化规律的疲劳寿命预测模型,经计算,实测结果与该预测模型计算结果之间的误差不超过13%。     

大飞机撞击钢筋混凝土核安全壳模型试验研究增强出版（附加材料可在文章详情页“评审附件”下载）

美国9·11恐怖袭击事件后,核电厂房抵御大型商用飞机恶意撞击成为核安全领域备受关注的热点问题。为真实准确地研究大飞机撞击下核电厂房结构的损伤破坏及振动特性,基于某新型反应堆核电厂房结构,设计了大飞机撞击钢筋混凝土核安全壳模型试验,获得了核安全壳结构遭受大飞机撞击时相对完整的试验数据及物理参数。试验结果表明：当大飞机模型以我国核电厂厂址选择安全导则中建议的基准速度100 m/s撞击时,安全壳模型发生局部碎甲破坏,但壳体的主筋整体性能完好,钢筋网有效阻止了大飞机模型的侵入破坏。依据试验结果研究了钢筋混凝土安全壳结构在大飞机撞击作用下的损伤破坏规律和特点,分析了结构的撞击振动反应特性。根据试验结果反演至原型结构,安全壳结构的环梁牛腿处和筒体与穹顶连接处峰值加速度较大,分别为39.5g和47.2g,底板处水平和竖向峰值加速度相对较小,但仍达到3.45g和4.37g。壳体直接撞击区钢筋发生屈服,而在壳体碎甲区之外,各测点的钢筋应变均小于屈服应变,钢筋未发生屈服,钢筋混凝土壳体未发生由振动导致的破坏。     

碳化作用下安全壳混凝土结构耐久性研究

安全壳混凝土结构因其特殊性,对其耐久性方面研究成果较少,而碳化作用作为混凝土老化的主要机理之一,应进行重点研究。对安全壳混凝土试块进行快速碳化试验,取得不同龄期下安全壳混凝土碳化深度的变化规律;基于此规律,结合安全壳的实际环境因素,得出安全壳碳化深度随机预测模型。以碳化深度到达保护层厚度作为失效标志,使用Monte Carlo模拟得到不同服役年限下安全壳的失效概率,并拟合得出安全壳碳化失效随机概率预测模型。     

整体性试验期间安全壳内水箱贮水对筏板基础变形的影响分析

为了验证安全壳结构抵抗设计失水事故的能力,依据相关技术标准定期对安全壳结构开展整体性试验测试工作。在打压试验过程中需向壳内施加气压,由于某核电厂安全壳结构内部水箱内液体水位较高,试验前需要评估整体性试验期间水箱内贮水是否会对安全壳结构产生附加影响,进而判定是否需要排空水箱内液体。为此,采用ANSYS有限元分析软件建立了包括内壳、外壳以及基础底板的有限元模型,并计算水箱内液体零水位和满水位两种情况下,安全壳结构在整体性试验期间的最大响应,评估水箱内液体水位对结构在整体性试验期间力学性能的影响,为结构的安全分析和核电厂安全壳整体性试验开展提供技术支撑。     

Experimental study on a large aircraft impacting reinforced concrete nuclear containment structure model

美国9·11恐怖袭击事件后，核电厂房抵御大型商用飞机恶意撞击成为核安全领域备受关注的热点问题。为真实准确地研究大飞机撞击下核电厂房结构的损伤破坏及振动特性，基于某新型反应堆核电厂房结构，设计了大飞机撞击钢筋混凝土核安全壳模型试验，获得了核安全壳结构遭受大飞机撞击时相对完整的试验数据及物理参数。试验结果表明：当大飞机模型以我国核电厂厂址选择安全导则中建议的基准速度100 m/s撞击时，安全壳模型发生局部碎甲破坏，但壳体的主筋整体性能完好，钢筋网有效阻止了大飞机模型的侵入破坏。依据试验结果研究了钢筋混凝土安全壳结构在大飞机撞击作用下的损伤破坏规律和特点，分析了结构的撞击振动反应特性。根据试验结果反演至原型结构，安全壳结构的环梁牛腿处和筒体与穹顶连接处峰值加速度较大，分别为39.5g和47.2g，底板处水平和竖向峰值加速度相对较小，但仍达到3.45g和4.37g。壳体直接撞击区钢筋发生屈服，而在壳体碎甲区之外，各测点的钢筋应变均小于屈服应变，钢筋未发生屈服，钢筋混凝土壳体未发生由振动导致的破坏。     

核电站混凝土安全壳中预应力的分布和损失

研究了核电站安全壳预应力系统建立过程中混凝土的应力值、安全壳应力分布模式以及由于施加预应力产生的变形情况 ,并把这些数据与在安全壳结构强度试验 (SIT)中得到的值进行比较分析。通过理论计算 ,讨论安全壳中预应力损失及其安全性问题     

按不同标准设计的CPR1000安全壳内压易损性分析

为研究内压荷载作用下材料参数不确定性对CPR1000安全壳结构实际性能的影响,对CPR1000安全壳结构建立了三维非线性有限元模型。按照欧洲标准、中国标准和某安全壳实测数据给出的材料随机参数,利用蒙特卡罗方法形成较大的安全壳计算模型样本空间。分析各个模型样本内压荷载作用下的破坏模式,根据给定的安全壳结构性破坏准则,进行易损性分析,进而比较按照欧洲标准、中国标准设计的安全壳和某实际安全壳内压荷载作用下的概率意义下的安全性能。计算结果表明,某实际安全壳的内压载荷下的安全性高于按中国标准设计的安全壳,低于按欧洲标准设计的安全壳。     

基于分层壳单元的安全壳结构有限元分析

为了研究某核电预应力混凝土安全壳结构在强震动作用下的响应,采用分层壳单元建立有限元三维模型,并进行时程分析和静力非线性分析。对安全壳1∶10模型结构进行非线性有限元分析,计算该模型的动力特性、初始刚度、最大基底剪力和筒体顶的最大位移。计算分析表明:当试验模型基础处输入地震动峰值加速度达到3g(根据相似关系,试验调整值)时,筒壁底部和设备阀门孔处混凝土的最大拉应力超过4MPa,而穹顶的混凝土大部分处于受压或拉应力小于0.5MPa。有限元计算结果与以往拟动力试验结果较为吻合,验证了安全壳具有足够大的抗震安全存储,为抗震设计提供参考。     

特厚煤层综放采场支架合理工作阻力研究

采用微震监测技术、相似材料模拟试验和现场支架工作阻力宏观观测等方法,对15 m以上特厚煤层综放采场支架合理工作阻力进行研究。支架阻力宏观观测表明,正常情况和老顶来压情况下,支架安全阀开启都较为频繁,说明13 000 kN/架的支架额定工作阻力不能满足目前工作面开采的需要,支架工作阻力在正常情况下为9 000～12 000 kN/架,老顶来压时大于13 000 kN/架。通过相似模拟试验研究,得到特厚煤层综放采场支架工作阻力为:正常情况下,支架合理工作阻力为9 000～13 000 kN/架;低位老顶来压情况下,为13 000～17 500 kN/架;高位老顶动压情况下,为17 500～23 000 kN/架。微震监测结果表明,支架工作阻力在正常情况下平均为10 971.45 kN/架,异常来压时大于13 333.95 kN/架。将相似材料模拟试验、现场宏观观测和微地震监测研究结果进行定性对比研究,可得支架工作状态分为三类:正常情况、低位老顶来压和高位老顶来压。     

高温作用后混凝土抗压强度的试验研究

通过大量的工程案例分析 ,考虑了不同温度、不同静置时间、不同冷却方式及不同养护条件等因素 ,进行混凝土材料性能主要是抗压强度与温度及静置时间的试验研究 ,并得出了计算公式     

Path-dependent nonlinear analysis of a concrete reactor containment vessel subjected to internal pressure using a volume control technique

The so-called volume control method has overcome the drawbacks of the load controlled method and the displacement controlled method by adding a pressure node which has an increment of pressure as an additional degree of freedom to a finite element. In this paper, a nonlinear volume control finite element method has been developed for the nonlinear analysis of reinforced concrete containment reactor vessels (RCCV) and prestressed concrete containment reactor vessels (PCCV), which can predict the ultimate internal pressure capacity of a containment reactor vessel subjected to accidental internal pressure. A multi-layered shell element with a pressure node is adopted for analysis by utilizing a path-dependent crack model, and an orthogonal two-way fixed crack model along with an averaged in-plane 2D RC model and a prestressing tendon model for the layered shell elements. A reinforced concrete panel subjected to biaxial tension, and RCCV and PCCV subjected to internal pressure are also analyzed. Both applicability and validity of the proposed method are shown by comparing the results of volume control method with both experimental results and existing analysis results.     

预应力混凝土管桩在竖向荷载作用下的沉降特性分析

介绍了广州开发区医院住院楼预应力混凝土管桩的静载试验及处理情况。根据试验结果，分析了管桩在竖向荷载作用下桩底学降和桩身变形的特点。     

太阳电池组件I-V特性曲线的测试

太阳电池组件的销售是以组件在标准测试条件下的额定输出功率为单位,但是怎样准确地获得这个额定功率却长期困扰着组件的生产者和采购者,其中包括与标准测试条件相关的测量标准器、测量环境、测量设备和测量操作过程等问题。本文讨论了光伏测量标准的建立过程、组件的测试方法、太阳模拟器及其太阳电池组件测试设备的要求,讨论了测试环境和测量操作对测试结果的影响,并对测试过程中通常使用的术语进行了解释。     

复掺技术在预拌混凝土中的应用

经过反复试验和工程应用实践证明，生产预拌混凝土时，在不同季节、不同温度调整混凝土配合比是正确可行的；预拌混凝土生产配合比不能常年累月、一成不变地应用。根据包头市气温变化特点，经过试验和工程应用总结，确定了春夏秋冬预拌混凝土的生产配合比，可供参考、借鉴。     

用ANSYS分析钢-混凝土组合柱的温度场

利用有限元分析软件ANSYS对火灾情况下钢-混凝土组合柱的温度场进行分析,获得了构件截面温度场的分布规律,计算结果与试验结果吻合良好,从而为进一步深入认识钢-混凝土组合结构的高温下力学性能创造了条件。     

应力腐蚀对锚杆使用寿命影响的试验研究

 通过室内模拟试验和现场取样测试的方式，对比研究应力腐蚀条件下影响锚杆使用寿命的因素。室内试验中自行设计应力腐蚀试验装置，通过砝码在外部对置于腐蚀溶液中的试件加压，使其处在应力和腐蚀协同作用的条件下；现场取样是挖掘17 a前埋设的一批施加不同等级预应力的缩尺锚杆，并对其腐蚀环境和状况进行全面测试。试验结果显示：应力对砂浆缺陷处钢筋腐蚀速度有促进作用，在锚杆上涂保护层比不涂保护层其腐蚀速度降低3～6倍；在中等腐蚀环境下，裸露缩尺锚杆(钢筒体)的平均屈服荷载比原来减小了约50%，极限强度比原来减小了约20%；指出坑蚀普遍存在，坑蚀深度直接影响锚杆的承载力变化，这一点应不容忽视。     

降雨入渗条件下的膨胀土边坡稳定性分析

考虑膨胀土的开裂性,研究了雨水入渗条件下的膨胀土边坡的渗流规律,进行了相对应的稳定性分析。通过考虑和不考虑裂隙时的膨胀土边坡稳定性的比较,表明二者具有很大的差异性。通过与现场实际情况相比较说明,在研究降雨入渗条件下的膨胀土边坡稳定性时,考虑土体的开裂性是十分必要的。     

土与结构相互作用的可视化剪切试验装置研制及应用

 土与结构的相互作用是岩土工程中普遍存在的力学问题,在已有大型直剪试验系统平台上,设计局部可透视的刚性剪切盒和数据采集分析系统,研制相应的设备。在接触面力学参数可靠获取的基础上,通过高清数码摄像实时采集剪切试验过程中接触面剪切带的数字图像,利用GeoPIV分析获得剪切带土砾的变形和剪切带的厚度,实现土与结构接触面直剪试验剪切带变形的可视化与定量化。以三峡库区堆积体滑坡工程为背景,开展不同含水率条件下土石混合体与混凝土接触的剪切试验,得到接触面抗剪强度参数的变化规律和剪切过程中土砾颗粒运移特征,定量分析土砾颗粒在剪切过程中的位移变化规律,获得试验条件下接触面剪切带厚度为17～23 mm,试验结果表明上剪切盒中的土砾剪切过程中发生显著的位移,其相对下剪切盒的水平位移小于上下剪切盒的相对位移,呈现非线性的变化趋势,并给出土砾实际位移与剪应力的关系。该研究成果可为土与结构相互作用的可视化剪切试验、接触面力学特性和本构模型分析提供重要支撑。