人工地震加速度时程及其可接受性判据

在结构与设备地震动力响应分析中，时程分析法的应用越来越普遍，三维地震动力响应时程分析要求以三维地震加速度时程数据或三维地震位移时程数据作为输入数据，由于缺乏设备与结构所在地的实际地震加速度时程数据，一般是从设计地震响应频谱导出人工地震加速度时程作为地震时程分析输入数据。     

18-5临界装置厂房楼层响应谱计算研究

根据18-5临界装置某机柜抗震试验分析的要求,利用ANSYS大型通用有限元程序,建立临界装置厂房结构的有限元模型。在其地基处输入给定的位移时程,对结构进行动力分析,计算得到厂房结构中机柜位置处的位移时程、加速度时程等力学量。用该关键位置处的加速度时程计算其相应的加速度响应谱,分别给出了运行基准地震(OBE)和安全停堆地震(SSE)作用下该厂房标高3.50 m主控制室位置处阻尼比为2%、4%、5%和7%的楼层响应谱。     

人工地震加速度时程计算方法研究

对比研究不同的人工地震加速度时程的计算方法,发现不同方法之间的主要差异在于初始时程的获得方式,包括采用与设计响应谱相近的真实地震过程和基于通过响应谱与功率谱密度间近似关系的方法。基于后一种方法,开发人工地震加速度时程计算程序。采用计算实例进行人工加速度时程计算,得到的人工时程具有良好的形态和统计特征参数;人工时程响应谱与设计谱具有良好的相容性。     

先进压水堆一回路地震反应谱分析及参数敏感性研究

压水堆一回路系统包含压力容器、蒸汽发生器、主泵、稳压器、主管道和波动管等重要部件,各部件在地震激励下的动态响应与整个系统的结构形式密切相关。本文从系统的角度,以非能动先进压水堆一回路为研究对象,运用ANSYS建立了其三维有限元模型,在模态分析的基础上,进行了三正交方向输入下的反应谱分析,得到了系统在地震载荷下的响应。并对反应谱输入角度和支撑刚度进行了敏感性研究,给出了这些特性参数对结构设计和分析的指导性意见。此外,通过直接积分法得到系统的地震时程响应,并与谱分析的模拟结果进行了对比,同时也为主泵等单个部件的详细地震分析提供位移、加速度输入。最后通过三维实体模型与集中质量模型抗震计算结果的比较,说明建立三维实体模型的必要性。本文为核电站一回路重要设备的结构分析提供了技术支持。     

地震作用下控制棒落棒历程分析及试验研究

为研究地震作用下的控制棒落棒历程,基于惯性阻力计算方法、粘性阻力计算方法及碰撞接触算法,以第三代核电先进型研发项目某堆型控制棒驱动线为背景,进行了地震载荷下的落棒历程计算。在多点激励试验装置上对该堆型驱动线1∶1样机进行地震试验,采用多频波法,在驱动线与反应堆的多处关联点施加地震载荷,包括运行基准地震（OBE）试验和安全停堆地震（SSE）试验。研究结果表明,各工况下落棒时间、落棒位移、速度和加速度时程的计算曲线与试验曲线符合较好。因此,本研究建立的研究方法能够为核电厂安全分析提供必要的分析方法。     

LGM冷冻水机组（DEL）抗震分析加速度时程的确定

本文针对LGM冷冻水机组（DEL）抗震分析的实际问题,应用相关的程序,对由机组所处标高处加速度楼层反应谱（RRS）计算得到的人工地震加速度时程进行了相关性分析校核,并对此人工加速度时程进行了频谱及功率谱密度计算,表明此处采用的人工加速度时程的频谱及功率谱密度包括目标谱（RRS）及其功率谱密度的80%,满足有关规范的要求,可以作为DEL时程分析的输入,同时也说明本文采用的分析方法是可行的,为并今后进行类似工作提供了有益的参考。     

基于虚拟激励的滞变支撑连接耦合结构的非一致平稳随机地震响应分析

为了得到滞变支撑连接耦合结构的非一致随机地震响应,以虚拟激励法为基础,导出系统基于多点多分量随机地震的虚拟激励与响应分析式。该方法的未知量为绝对位移,可适用于包括非一致地震在内的所有地震激励形式。数值研究表明,本文方法与基于动态相对位移的虚拟激励法和蒙特卡罗法的结果具有很好的一致性。在此基础上,开展了滞变支撑屈服力与屈服位移的参数化研究。     

瑞利阻尼对大质量直接积分时程计算方法的影响

使用直接积分时程计算方法对反应堆冷却剂系统进行大质量点激励时,瑞利阻尼会对大质量点额外附加瑞利阻尼力,使计算结果偏小。本文从理论上讨论该瑞利阻尼力的形成原因,并给出解决方法。数值计算结果表明,此方法可在实际工程计算中应用。     

拟合峰值位移与目标反应谱的人造地震动

提出了一种以绝对加速度反应谱和峰值位移为目标合成人造地震动时程的方法.该方法首先利用传统的频域内调整傅立叶幅值谱的方法生成以给定峰值加速度APG反应谱ST(ω,ζ)和强度包线为目标的初始加速度时程a(t);然后利用在时域内叠加窄带时程的方法来进一步调整a(t)以使其峰值位移DpG逼近目标峰值位移DTPG,并且提高对目标反应谱的拟合精度.算例分析结果表明,该算法所得结果具有非常高的拟合精度.     

基于超单元技术的乏燃料贮存格架多自由度非线性抗震分析

基于有限元软件ANSYS超单元分析技术,建立乏燃料贮存格架整池超单元模型,对格架地震响应进行更精确的多自由度模拟。考虑了格架间流-固耦合影响,对整池格架进行非线性时程抗震分析,获得了格架的跳起位移、碰撞加速度、滑移位移等计算结果,并将超单元模型抗震分析结果扩展到格架详细模型,得到格架地震下的变形和应力。分析结果表明:基于超单元分析建模的技术方法显著提高了分析效率,格架响应计算也更为精确,可用于乏燃料贮存格架的抗震设计。     

Automated analysis of multiple-support excitation piping problems

An automated solution algorithm is presented for the treatment of multiple-support excitation piping problems. The method is an extension of the well-known response spectrum analysis method which is routinely used for seismic analysis of structural systems. The new algorithm was incorporated in Kraftwerk Union's proprietary computer code KWUROHR for static and dynamic analysis of piping systems.In this paper the numerical results from the use of envelope and multiple-support acceleration input spectra are presented for two typical piping systems in nuclear power plants. From the comparison of these results it becomes obvious that the multiple-support excitation method should be recommended as standard analysis procedure for systems attached to support points which are subjected to different acceleration spectra. The additional computer cost is negligible.     

考虑流固耦合效应的快堆堆本体抗震试验模化方法

为准确模拟快堆堆本体中液体晃动对主容器的作用，本文建立了一种考虑流固耦合效应的快堆堆本体抗震试验模化方法，不仅保证加速度相似比严格为1，还保证了流体与结构的质量比与原堆的相同。依照上述试验模化方法，分别设计了与快堆原型比尺为1∶25（大）和1∶50（小）两个缩比试验模型。为验证上述理论方法的有效性，对这两个模型进行了地震动力学数值模拟，并比较了大模型和小模型的模拟结果。比较结果表明，大、小模型的地震动响应参数比值满足推导得到的理论准则，从而通过数值试验方法验证了上述模化方法的有效性。该模化方法可为快堆堆本体抗震试验提供理论依据。     

Seismic response of a structure subjected to rotational base excitation

A modal superposition method which can perform the seismic analysis of a structure subjected to translational and rotational base excitation is presented. Discussed are two different approaches to derive the equations of motion. In the first approach, the reference axes are fixed in space. While in the second approach, they are rigidly fixed at the base of the structure. For rotational base excitation, it is shown that the application of second approach results in equation of motion with asymmetric, time-dependent coefficient matrix due to presence of the Coriolis acceleration term.Analytic integration is used to integrate the modal equations of motion derived by the first approach. Most of the mode shapes have to be included in the time history analysis.The modal superposition method is applied to the seismic analysis of a building subjected to translational and rotational excitation. The displacement results and the computer cost of this analysis are compared with those of using the direct integration method. The computer cost associated with the modal superposition method is lower than that associated with the direct integration method.     

Floor spectra by mode acceleration-based response spectrum approach for nonclassically damped structures

Mode truncation is often used in seismic structural analyses of the classically as well as the nonclassically damped structures. In some cases, however, it can introduce significant error in calculated response due to the, so-called, missing mass effect. This error can be minimized by employing the mode acceleration technique, originally proposed by William in 1949. Herein, this technique is applied to develop a response spectrum approach for generation of interaction-free floor response spectra for nonclassically damped structures. This approach requires that the seismic input be defined in terms of the relative acceleration and relative velocity ground response spectra. Because of the special characteristics of these inputs, this approach can calculate floor response spectra as accurately with only a first few modes as those calculated with the complete set of modes. The applicability of the approach for generation of floor spectra directly from the ground response spectra is established by a numerical simulation study.     

An improved spectrum superposition method for structures with rigid modes

Based on a precise probabilistic formulation, a spectrum superposition method has been proposed to obtain very accurate estimate of the seismic response of structures with significant contribution from high-frequency rigid modes. The proposed approach computes the exact statistics of the ordered-peaks of response, which is defined in terms of the first few moments of the power spectral density function (PSDF) of the response. Like many other studies, the PSDFs for various response quantities have been defined in terms of the PSDF of input ground acceleration, the modal properties of a few lowest frequency modes and the pseudostatic response of the structure to an acceleration of unit magnitude. However, the other methods express the final results directly in terms of the response spectrum amplitudes under several simplifying assumptions, which results in unacceptable error in many cases. Due to its exactness, the proposed method has been found to give consistently good agreement with the exact solution for a wide variety of input excitations and structural systems. Furthermore, the present method also has the response spectrum as its basis by defining the PSDF of input excitation which is compatible with a given design spectrum.     

适用于光厚、强散射介质的SN方程快速求解策略

为实现反应堆大厂房屏蔽问题的快速计算,需要建立一种能够尽可能减少数值负注量率、保证迭代格式的线性特性、同时能够在较大的网格内取得良好精度、计算量较小的离散纵标方法（SN）空间离散格式。本研究基于单群SN固定源输运方程的空间解析解,采用解析基函数展开方法实现SN空间离散;为了提高计算效率,采用权重系数方法,避免单个网格内大量的指数运算;研究高阶源项的计算方法,提高数值计算精度;最后基于Krylov子空间方法实现自散射源项的快速迭代计算。数值结果表明该方法可在材料区域较为均匀的光厚介质中取得较大的优势,可用于反应堆大厂房屏蔽问题的快速计算。      

核电厂管线上设备地震加速度响应放大系数评估方法与应用

为了方便快捷地确定核电厂管线上设备的地震载荷,基于弹簧-质量模型、管线与安装于管线上的刚性设备的关系,提出了评估管线对设备的地震加速度响应放大系数的方法,以及该评估方法在确定设备抗震鉴定地震输入方面的应用方法,并通过有限元模型对该评估方法和应用予以了验证。结果表明,该评估方法在确定管线上设备抗震鉴定地震输入方面提供了易于操作又不至于太过保守而降低经济性的可行的应用办法。      

地震响应反演核电管道中结构参数方法对比研究

本文研究了以地震响应与地震激励的比值和管道振动控制方程误差为目标特征值时,利用地震响应反演管道中结构参数的可行性与差异。推导了两种方法可通用的迭代数学模型,利用地震响应反演某管道有限元模型中的结构参数。结果表明：合适条件下二者反演结果具有类似的精度,但基于地震响应与地震激励比值的方法具有更高的鲁棒性,适合使用位移响应;基于振动控制方程误差的方法对反演参数初始估计的依赖性更低,适合使用加速度响应。     

高频地震激励对核级阀门危害性分析

利用试验和修正后的集中质量有限元模型预测安装在管道中阀门在不同频率成分地震激励下的响应,研究高频地震激励对管道中质量较大核级阀门的危害性。研究结果表明：高频地震激励对核级阀门的危害在于使阀门以其自身固有振型发生共振,此时阀门顶部取代阀门与管道连接位置成为阀门中响应最大的位置,这会导致安装于阀门顶端的驱动机构遭受苛刻的地震工况。增加管道阻尼和阀门刚度能有效降低高频激励对阀门的危害,但增加阀门刚度会导致管道响应增大。利用等效静力法对阀门进行抗震鉴定时,分析结果对阀体水平部位内力估计不足,对阀体垂直部分、阀盖等阀门上部构件的内力估计结果具有较大裕度。