内压与弯矩联合作用下局部减薄弯管的塑性极限载荷

采用有限元分析法和试验测定法，对内压与弯矩联合作用下外拱局部减薄弯管的极限载荷进行了研究。有限元计算结果及试验结果表明，不同的局部减薄，弯管的极限弯矩随内压变化规律不同；当缺陷尺寸参数α／b〉0．313时，极限弯矩随着内压的增加先增加后减小；当α／b≤0．313时，极限弯矩随内压的增加而减小。通过拟合有限元计算结果，得到了内压与平面闭合弯矩联合作用下外拱局部减薄弯管的安全评定方法。     

外拱内壁局部减薄弯管极限内压有限元分析

采用有限元分析法对内压作用下外拱内壁局部减薄弯管的极限载荷进行研究.计算结果与外拱外壁弯管试验及有限元计算结果进行比较表明,外拱内壁局部减薄弯管极限内压较外拱外壁局部减薄弯管极限内压偏低.由有限元计算结果数据拟合出了外拱内壁局部减薄弯管塑性极限内压的计算公式.     

设备闸门起吊支架的极限载荷特性研究

设备闸门起吊支架失稳发生在恒载荷和可变载荷共同作用的情况下,其极限承载力计算结果的准确性对设备闸门设计性能有重要影响。工程计算中原有不区分载荷类型直接求解特征值的计算方法导致结果过度保守。本文在原算法采用有限元分析软件ANSYS进行屈曲分析的基础上,将不应被特征值放大的载荷加以区别,将特征值作为目标函数,经优化迭代求得合理极限载荷,并在迭代过程中引入修正系数以加快收敛速度。通过非线性分析验证了改进后工程计算方法的准确性,找到了一种适用于工程计算的设备闸门起吊支架极限载荷计算方法。     

核电厂关键设备事故工况下密封性能研究

本文应用ANSYS软件对安全壳人员闸门承压部件和密封结构建立了有限元模型,分析了人员闸门在事故工况下的密封性能。采用实体单元建立内筒节和外筒节主要承压部件、密封门以及锁紧轴销的模型。计算结果表明,事故工况下,门板和门框变形产生的相对位移小于密封圈所需压缩量,锁紧轴销的剪切强度小于许用值,密封性能满足要求。本文采用的有限元分析方法综合考虑了设备自重、压力载荷、通过载荷以及SSE地震载荷等各种复杂因素对人员闸门密封性能的影响,该方法对人员闸门在事故工况下的密封性能设计和校核具有一定的实际意义,对核电厂内其他设备密封结构的设计和研究具有借鉴意义。     

快速疲劳分析方法在核电厂疲劳监测系统中的应用

疲劳监测系统通过对一回路易发生热疲劳关键管道和设备进行运行参数采集，采用快速疲劳分析方法对被监测管道和设备进行实时疲劳计算，从而获得真实疲劳损伤情况。该快速疲劳分析方法以格林函数法为基础，通过编制计算程序实现热应力和疲劳使用系数的快速计算。通过与有限元分析结果进行比较，验证了该快速疲劳分析方法具有高效、快速、准确的特点。      

核电站关键设备存储装置的抗震性能研究

本文应用ANSYS软件对安全壳设备闸门的存储装置建立了完整的有限元模型,分析了设备闸门存储装置在OBE地震工况下的结构强度。本文在模型中采用壳单元对设备闸门组件和存储装置全部建模,以模拟实际工况下的整体结构,并对设备闸门存储装置抗震性能进行分析。研究结果表明,在OBE地震工况下,存储装置整体钢结构和所有连接螺栓强度均满足RCC-M规范的要求。本文采用有限元分析方法,通过模态分析和响应谱分析,对设备闸门存储装置的抗震性能进行了研究,该方法对设备闸门存储装置的抗震设计和校核具有一定的意义,同时,适用于乏燃料干式存储设备装置的抗震设计。     

反应堆结构的泵致振动噪声研究

先进的振动噪声预报与减振降噪分析技术对于降低结构的振动噪声水平具有重要意义。为了进行准确的噪声预报,需要采用合适的方法并建立噪声预报模型进行计算分析。针对反应堆及一回路系统,首先研究了振动噪声预报分析方法的变量参数及其影响规律,研究比较了声学分析方法包括直接边界元法、声学有限元自适应层方法、自适应阶次有限元声学法、声学有限元自适应层方法联合自适应阶次有限元声学法;其次,联合有限元法和声学边界元法,研究了耐压壳模型对振动噪声的影响,得到了加强筋、双层壳对系统振动特性及辐射噪声的影响规律。基于研究结果,建立了声振计算模型,开展了减振效果评价、声辐射分析及减振措施研究,得到了典型传递路径的振级落差、通过耐压壳辐射的声压级和外声场以及不同减振措施的减振降噪效果。      

核电厂人员闸门数字样机应用技术研究

为提高核电厂人员闸门的安全、可靠性，基于数字样机技术，构建人员闸门整机和关键零部件的参数化模型，结合故障模式及影响分析（FMEA）方法，对人员闸门参数化模型进行可靠性分析，找到薄弱环节。并借助动力学仿真分析软件（ADAMS）和有限元分析软件（ANSYS），对人员闸门顶升机构和筒体与密封门组成的承压部件薄弱环节进行了动力学仿真分析和应力计算与评定。结果表明，人员闸门自身存在的薄弱环节不会导致其产生功能或结构完整性失效事故，验证了人员闸门数字样机结构设计的合理性、装配关系的正确性。      

套管型燃料组件动态特性研究

采用试验结合数值分析的方法对套管型燃料组件在不同安装边界条件下的动态特性进行研究。首先采用有限元分析方法对燃料组件的固有频率进行理论预估,计算结果可为动态特性试验参数的设置及模态参数的辨识提供参考;试验以敲击法为主,单点激励,多点拾振,通过对试验数据的多方法拟合,获得燃料组件的固有频率、振型等参数。试验结果与数值分析结果吻合较好。     

考虑预应力损失影响的安全壳安全性能研究

预应力损失对安全壳在内压作用下的安全性能影响不可忽略，本文通过考虑安全壳不同龄期下的预应力损失来研究安全壳在设计基准期内40年及设计基准期后60年不同内压水平作用下的安全性能。采用ABAQUS有限元软件建立了精细化安全壳三维有限元分析模型，通过非线性有限元方法分析了钢衬里屈服、预应力筋屈服、混凝土裂缝演化等性能指标。研究结果表明，考虑预应力损失后，安全壳混凝土开裂与钢衬里失效时，所能承受的内压荷载减小；安全壳在极限内压作用下的变形表现为穹顶向外膨胀以及洞口向内收缩；安全壳穹顶部分在极限内压下破坏严重；考虑预应力损失后，安全壳变形明显增大。但安全壳在设计内压(0.4 MPa)作用下仍有足够的安全裕度。     

核电厂设备闸门外压极限承载特性研究

The ultimate bearing characteristics of the equipment hatch under the external pressure was studied by the finite element analysis method. The parametric calculation model was established in ANSYS, and the external pressure ultimate load of the equipment gate head was obtained by nonlinear buckling analysis. The calculated results were similar to those of the empirical formula, which verified the reliability and effectiveness of the finite element analysis method. The sensitivity of the design parameters affecting the ultimate bearing characteristics of the external pressure was studied, and the changing law of the influence was summarized. The example of the optimization design showed the practicability of the research method and could provide the optimization scheme for the structural design of the equipment hatch.     

核电厂大型组合结构的有限元抗震分析方法研究

在现代核电站抗震设计中,有限元法是各类相关设备抗震分析与评价的重要数值仿真工具。对于形状复杂、部件众多的大型组合结构,采用整体三维建模的有限元模型通常需要很大的存储和计算规模,超出现有的计算条件。因此需要首先研究组合结构各个部件的动力学特性,从而建立合理的三维简化力学模型,并以该模型为基础进行有限元数值仿真。本文以某地车-吊车组合结构为例,给出此类大型组合结构的抗震分析方法,并将等效静力法与反应谱法相结合,对该结构进行分析,最后根据相关法规对各子结构进行评价,以确保总体组合结构在极限安全地震条件下能够保持结构完整性。     

设计基准内压下混凝土安全壳的有效预应力作用研究

核电厂安全壳建造过程中大量采用预应力技术,预应力在设计基准内压下的分布状况、损失规律直接影响到安全壳结构的耐久性。介绍了某核电厂安全壳结构和预应力系统的布置情况和预应力损失的分析过程,以闸门洞口附近水平预应力钢柬为例进行了预应力损失计算,同时计算了5年打压试验时安全壳结构的有效预应力。基于以上分析,利用ANSYS程序建立预应力混凝土安全壳有限元模型进行结构计算,对设计基准内压下的有效预应力作用进行了总结。结果表明,预应力系统承担了打压试验下大部分设计内压,安全壳整体结构是安全的,这些结论与安全壳的预应力系统设计理念一致,可供工程设计人员参考。     

Analysis of a stiffener intersection eccentricity in a steel containment

Containment structures have several regions in which the continuity of the cylindrical pressure boundary is interrupted, e.g., shell penetrations, discontinuous stiffeners, and changes in the shell thickness. Significant strain concentrations can occur in these areas of discontinuity. The Sandia National Laboratories 1:8-scale steel containment equipment hatch was analyzed as an example of an eccentricity at a stiffener intersection.A portion of the as-built 1:8-scale model was modeled with the ANSYS general purpose finite element program using triangular, thin shell finite elements. The overall size of the model was determined from Saint-Venant type considerations of the stress field around the hatch. Shell elements were used to model the ring and formed stiffeners. Geometric and material nonlinear behavior were included. The model was loaded using discrete load steps up to a pressure of 165 psig. At this pressure, the maximum strain was 19.7 percent in the formed stiffener near its intersection with the ring stiffener. The finite element solution demonstrated the very localized nature of the strain field near the ring/formed stiffener intersection.In an attempt to reduce analysis costs, a small portion of the 1:8-scale model immediately surrounding the ring/formed stiffener intersection was selected for further analysis. Two smaller models, a ring/formed stiffener intersection and a ring/circular stiffener intersection, were studied. The models were significantly smaller than the regions used previously. A comparison of the two intersection models showed that the circular stiffener is a more efficient configuration.     

控制棒驱动机构用电磁轴承本体电磁结构设计研究

电磁结构设计是控制棒驱动机构用电磁轴承本体设计的核心环节。为了获得合理的电磁结构,针对不同磁通分布形式进行了电磁结构选型,建立了用于电磁分析的解析模型和有限元模型;然后采用有限元仿真分析的方法确定了电磁轴承的工作点,并对电流刚度和位移刚度等电磁轴承关键性能参数进行了深入分析研究;最后采用有限元仿真分析结果与解析计算结果对比的方式进行了互算验证。验证结果表明,控制棒驱动机构用电磁轴承本体电磁结构设计合理,各项性能指标均可满足设计要求。      

基于有限元法的高速旋转设备装架模态分析

同位素生产中专用高速旋转设备通常以多台机器组成一个装架进行生产,为提高专用高速旋转设备机械性能可靠性,对装架模态进行研究,建立高速旋转设备装架模型。采用有限元法对装架进行模态分析,考虑机器与支架间接触关系及装配预紧力、支架与支承间垫片对装架刚度的影响,将分析结果与装架模态实验结果进行对比,验证有限元模型的准确性。在装架模态实验中,采用单点激振多点拾振的方法,提出一种新的传感器布置方式,优化了装架模态实验方法。通过对装架支承肋板设计参数和支架与支承间垫片厚度对装架模态频率的影响规律研究,提出了合理的支承设计参数及装配参数。     

Structurally compatible fluid finite element for solid fluid interaction studies

This study develops a fluid finite element compatible with existing structural finite elements with the ultimate objective of analysing solid-fluid interaction problems. This type of problem is of interest in the design of nuclear components involving geometric complexities and nonlinearities. Employing the weighted residual method, the differential equations governing the pressure distribution in a two-dimensional viscous flow subjected to small amplitude oscillations are discretized on finite element subdivisions of the fluid region. The elemental inertia, damping and volumetric fluidity matrices are computed for plane, axisymmetric, triangular and quadrilateral fluid elements. These matrices are then assembled for all the system elements and the final differential equations are integrated numerically in time to obtain the pressure and velocity distribution in the flow region. The analysis is verified analytically by solving a wave propagation flow problem consisting of fluid between two flat plates initially at rest and accelerated suddenly by applying a step pressure at one end.     

双螺旋结构电容式棒位测量传感器偏心性能研究

控制棒棒位测量传感器是低温核供热堆控制棒步进和落棒测量的关键设备,其精度和可靠性直接关系到反应堆的安全性。对于双螺旋结构电容式棒位测量传感器,完成了传感器静态特性实验,利用有限元分析方法建立了传感器的计算模型,模型计算结果与实验结果符合良好。在此基础上,采用有限元模型结合正交试验方法分析了极板张角、极板螺距、陶瓷管壁厚度等设计参数对传感器偏心性能的影响,获得了传感器设计参数的优化组合。研究结果表明,减小极板张角、增大极板螺距、增大陶瓷管壁厚度、减小陶瓷管相对介电常数有助于减小传感器偏心误差,由正交试验方法获得的参数组合能实现棒位测量不失步的要求。研究成果为双螺旋结构电容式棒位测量传感器的设计和优化奠定了基础。     

严重事故下预应力混凝土安全壳非线性分析及性能评估

预应力混凝土安全壳作为核电厂重要防泄漏屏障，对保证核电厂正常运行、确保人员安全至关重要。本文基于顺序热力耦合方法对严重事故工况下预应力混凝土安全壳进行非线性有限元分析，考虑了温度和内压荷载共同的影响，分析了安全壳结构典型不连续区域和连续区域的位移响应。研究表明:安全壳混凝土不连续区域位移响应沿厚度方向上差异较为显著，而连续区域处的差异相对较小；安全壳泄漏失效模式由设备闸门位置控制，50%和95%分位水平的内压分别为1.266 MPa和1.072 MPa；破口失效模式由筒体某一位置控制，50%和95%分位水平的内压分别为2.224 MPa和1.883 MPa；本文所分析的预应力混凝土安全壳的内压承载力满足最小安全裕度不小于2.5的要求。