不同截面形状气体分布器的数值模拟

针对100kt/a大型乙烯裂解炉布置的新型急冷废热锅炉气体分布器存在背风面焦炭蓄集严重、弯曲变形大和流场湍流强的问题,利用计算流体力学方法,比较了正方形、圆形和椭圆形截面分布器气体入口流场的气体分布不均匀性、流场湍流强度、分布器应力大小和背风面焦炭蓄集的性能指标。模拟结果表明,除正方形截面分布器弯曲正应力最小外,椭圆形截面分布器气体分布不均匀性、流场湍流强度和背风面上气体流动低速区都较圆形截面分布器的小。     

RPVPTS分析中二次应力塑性修正因子ρ的精确值

根据R6规范第四版Ⅲ.3.3.1节内容,推导出一种二次应力塑性修正因子ρ的精确计算方法。有限元计算出了某反应堆压力容器(RPV)在承压热冲击(PTS)瞬态时的ρ精确值,并用以分析了R6规范第Ⅰ章基本方法中ρ因子的保守性程度,讨论了ρ因子保守性对结构安全裕量(SM)的影响。研究结果表明,本文的分析案例中,R6规范第Ⅰ章基本方法中ρ因子的保守程度均在20%以上,由此引起断裂韧性SM的保守性也均在4%以上,并且断裂韧性SM的保守性随裂纹前沿温度的增加而增大。因此,当希望利用失效评定图(FAD)获得结构SM的精确评定时,有必要有更精确的ρ因子解。     

基于三维流动仿真的屋顶通风器抗台风的强度分析

针对我国东南沿海压水堆核电站常规岛屋顶通风器更高的抗台风应用需求和现有规范中缺乏精确的施加风载荷可参考模型的问题,基于大型有限元软件ANSYS WORKBENCH平台,采用数值仿真分析方法,论证了核电站常规岛屋顶通风器外侧压型钢板、雨棚等结构的风压载荷数值,避免了依据现有规范进行的过于保守性评估。研究表明,屋顶通风器雨棚的上下表面压力绝对差值仅为外侧压型钢板的9.2%左右,无需参考外侧压型钢板施加风压载荷。采用数值仿真获得的风压载荷后,通风器的结构应力可降低14.0%,可有效降低通风器的强度需求和建造费用。     

压水堆核电厂稳压器波动管热分层分析关键技术探讨

压水堆核电厂稳压器波动管(以下简称“波动管”)存在冷热流体分层的现象，影响核电厂的安全运行。针对波动管热分层运行工况存在不确定性的问题，鲜有基于核电厂真实监测数据的分析研究；对于存在热分层的实际运行瞬态，尚缺乏有效的基于设计瞬态参数的包络方法；同时，对于疲劳损伤较为显著的情况，当前基于疲劳裂纹萌生准则的评定方法存在难以满足长寿期安全运行需求的问题。针对上述技术现状，通过调研国内外学者在波动管热分层研究方面的工作，对有限元数值仿真中的网格划分、材料性能设定、边界条件选择、热分层流动仿真和结构应力响应分析技术等内容进行了探讨。同时，对国内某大型压水堆核电厂真实的运行监测数据进行了分析，梳理了基于设计瞬态信息的疲劳损伤包络分析准则和采用疲劳裂纹扩展的损伤容限分析方法。     

应变准则在承压设备分析设计中的应用

介绍了分析设计中的应力分类法和弹塑性应力分析方法(直接法),应力分类法仅适用于简单荷载作用下、简单结构的分析设计和校核。与直接法中的两倍斜率等判据相比,应变准则避免了选择变形点位置绘制荷载-变形曲线等潜在人因误差,各国标准也趋于使用应变准则判据。以某核电厂使用膨胀节为例,根据应力分类等准则确定了结构的极限荷载(C_L),并依据应变准则计算了塑性失稳荷载(C_I)。研究案例中,直接法计算的C_L比应力分类法高75%以上;最大应变0.5%准则法简单易行,且其结果与零曲率点法结果一致;依据5%应变准则法更容易获取C_I,且可以使结构的极限荷载提高97.3%。     

联轴器叠片组件的应力影响因素研究

针对联轴器叠片组件断裂事件多为从最外层叠片首先出现断裂或者仅最外层叠片出现断裂的问题,开展叠片组件的应力影响因素研究。通过建立叠片联轴器的有限元仿真模型,开展了叠片组件在螺栓预紧力载荷和转矩载荷作用下的叠片组件应力分布研究。并进一步开展了螺栓预紧力和最外层叠片厚度对最外层叠片开裂位置的应力值的影响研究。结果表明,叠片组件的最外层叠片应力最大,向内层逐渐减小,最外层叠片开裂位置的应力值随螺栓预紧力的减小而减小,且最外层叠片开裂位置的应力值随最外层叠片厚度的增大而减小。研究建议将最外层叠片的厚度设置为1.2 mm以下,可有效减小最外层叠片的应力水平。     

R6规范中安全裕量计算方法分析

首先阐述了双判据R6规范中安全裕量与单判据规范中安全系数之间的区别,然后分析了R6规范中安全裕量的计算方法,并给出了分析案例。由于单判据分析方法的限制,安全系数并不能表示结构能承受的载荷与结构允许承受载荷的比值;对于给定的安全系数,不同结构的安全裕量也存在着较大的差别;R6规范中安全裕量的取值与设备的结构和评估参数值的概率密度分布等因素相关,所以R6规范中并没有给出安全裕量的统一取值。     

核电汽轮机60Si2MnA弹簧钢垫片的老化行为

核电厂汽轮机叶片叶根底部的60Si2MnA弹簧垫片在服役过程中受到潜在的腐蚀、疲劳、应力松弛等多种老化效应的影响。针对某核电厂汽轮机低压转子末级、次末级叶片根部弹簧垫片,综合分析其服役过程中潜在的腐蚀、磨损及疲劳等方面影响,对垫片老化行为和服役寿命进行研究。结果表明,已服役10年旧弹簧垫片表面存在微动磨痕,微观上未见明显的腐蚀产物及腐蚀形貌,在长期服役过程中,腐蚀效应对垫片寿命的影响有限,不是限制其服役寿命的主要因素。由于材料在初始循环阶段表现出明显的强化和硬化特性,拆卸后的弹簧垫片与原始状态之间存在一定差异,电厂应明确初始安装指导文件不能用于已安装过的弹簧垫片。基于当前的运行状态和试验保守分析预测,已服役10年旧弹簧垫片至少可以继续服役5年,可延长现有检修和更换周期,节约大修工期及成本。     

基于焊接仿真的承压管道开孔设计分析

提出并分析了一种对电厂承压管道中开孔(依据工艺要求确定孔的大小)采用支管焊接(BOSS头型式)回堵的操作形式的可行性,经结构强度分析、焊接残余应力和变形快速仿真分析可知:该操作形式能最大限度地降低其对主管道应力和变形的影响.     

废热锅炉下管箱与其内衬刚玉变形协调分析及优化

采用有限元分析软件ANSYSY对"浴缸式"急冷废热锅炉下管箱及其内衬刚玉的温度分布和热变形进行了数值模拟研究,通过模拟得出了废热锅炉下管箱壳体与其内衬有4 mm左右的热变形间隙,这对刚玉开裂与下管箱的温度场都有较大影响。针对该设备运行过程中存在内衬开裂、筒体温度过高、法兰密封失效的问题,提出了对下管箱筒体增设加强圈、下管箱内衬刚玉分块和在托板与刚玉之间预留热变形间隙等优化措施,这些措施可以有效改善下管箱壳体与其内衬热变形协调性和下法兰密封性能,具有实际意义。