核电站安全壳人员闸门应力分析——结构改进及其规律

安全壳是核电站防止放射性物质外泄的重要屏障,也是最后一道屏障.本文对某在建核电站安全壳重要贯穿件人员闸门进行了在自重、压力载荷下的静态分析、模态分析、地震载荷下的分析和屈曲分析.事故工况下温度载荷对设备的影响采用了简化弹塑性分析的方法.对设备在各使用限制条件下的应力进行了载荷组合与评定,结果显示,设备原设计无法承受核电站严重事故下的压力载荷.为此,作者提出了结构修改方案及其受力规律.经改进的结构的应力分析和评定结果表明,修改设计后的人员闸门满足ASME B＆PVC第Ⅲ卷的规范要求.论文也指出了原设计不满足ASME规范的结构方面的原因和历史、法规方面的原因,得到了安全壳贯穿件设备设计需关注的力学问题.     

压力容器安全评定方法

以我国ＣＶＤ－１９８４《压力容器缺陷评定规范》为依据，讨论两种压力容器安全评定方法；脆性断裂评定和疲劳断裂评定。脆性断裂评定采用应力强了Ｋ１和裂纹的等效尺寸ａ作为评定参数；疲劳断理解评定时按穿透裂纹、埋藏裂纹和表面裂纹三种情况计算裂纹疲劳扩展量。文末列出了压力容器缺陷的评定程度。     

安全壳再循环地坑滤网应力分析

安全壳再循环地坑滤网是核电厂安全系统的重要设备,再循环工况下它的工作状况直接影响到安全注射系统(应急堆芯冷却系统)、安全壳喷淋系统的正常运行.本文对滤网结构进行在自重和接管载荷下的静态分析、模态分析和地震谱分析.并对结构各使用限制条件下的应力进行组合和评定.结果显示,滤网结构满足ASMEⅢ的规范要求.文章也阐述了结构各方面参数对结构抗震性能的影响.     

反应堆压力容器防断裂设计的规范法和分析法比较

针对AP1000反应堆压力容器的上封头部分,采用规范法计算了反应堆启动和停堆瞬态下表面椭圆形裂纹前沿的应力强度因子.计算结果表明在反应堆启动过程中,上封头外表面裂纹比内表面裂纹更加危险;而停堆过程中,内表面裂纹比外表面裂纹危险.对于远离结构不连续区,环向和径向裂纹前沿的应力强度因子相差不大.但是对于临近结构不连续处,反应堆启动过程中环向裂纹比径向裂纹危险;而停堆过程中,径向裂纹比环向裂纹危险.经评价表明该缺陷符合ASME安全设计的要求.同时建立含真实裂纹的三维有限元模型进行了防断裂分析评价.通过两种方法的对比表明,传统的规范法比有限元方法偏保守.     

基于结构应力的焊接接头多轴高周疲劳寿命估算

本文对承受弯扭组合载荷下的焊接接头危险点焊趾处进行了疲劳应力分析。结合结构应力考察了在比例载荷和非比例载荷下焊趾处临界面上的应力分量;建立了基于结构应力和修改的Wohler曲线法的临界面上多轴疲劳寿命估算方法;采用该方法对某管板焊接接头进行了多轴估算,将评定结果与文献中的疲劳试验数据做了比较,同包括欧洲钢结构规范3在内的其他的多轴疲劳评定方法相比,本文提出的多轴寿命估算结果最好,而且该方法具有网格划分不敏感性。     

用回传波射矩阵法分析框架的地震效应

结构在地震载荷作用下的瞬态响应分析对抗震设计很重要. 大部分地震效应 研究采用时程积分等数值方法. 回传波射矩阵法是桁架和框架结构瞬态响应的一种新的频域 矩阵分析法. 基于Bernulli梁理论的回传波射矩阵法扩展到地面加速度载荷的情形, 对一榀钢制框架在地面El Centro波加速度作用下的瞬态应力计算, 结果表明该方法 能准确有效地进行结构的地震效应分析.     

压力容器高应变区应变疲劳裂纹扩展试验研究

针对压力容器几何结构不连续高应变区断裂和疲劳破坏特点,本文通过对应变循环条件下疲劳裂纹扩展影响因素和控制参量的理论分析,提出将△J作为应变循环条件下疲劳裂纹扩展速率的控制参量,并在EPRI弹塑性断裂分析工程方法基础上,提出了△J的工程计算方法,并通过模拟应变疲劳裂纹扩展的SCT试样试验,验证了△J工程计算方法的可靠性,根据SCT试样应变疲劳裂纹扩展试验研究结果,在考虑了压力容器高应变区几何形状和材质变化对应变疲劳裂纹扩展参量影响后,提出了一种压力容器高应变区应变疲劳裂纹扩展速率工程估算方法。     

杆系结构静强度和疲劳失效机理及可靠性分析

根据疲劳载荷造成的疲劳累积损伤对结构极限承载力的影响情况,讨论了结构系统承载能力的可靠度计算方法,分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的两种失效模式,并考虑了二者之间的相关性对该单元可靠性的影响,具体分析了结构系统在这两种载荷作用下的失效机理,给出了在这两种载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 算例表明,在不同的使用年限内,静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的;在结构系统主要失效路径中既有单元静强度失效又有单元疲劳失效,这是符合结构系统使用真实情况的.     

停歇对疲劳裂纹扩展超载迟滞效应影响的研究

本文用 16 Mn和 A 537 两种普通低合金钢试件,较系统地研究了停歇对疲劳超载迟滞效应的影响。研究表明,疲劳载荷中的停歇对超载迟滞效应有明显影响,其影响的程度大小与停歇时的载荷 P_H,停歇时间 t_H 等因素密切相关;不但可能使试件的疲劳寿命减少,也可能使试件的疲劳寿命增加。在工程结构疲劳设计、分析及应用超载迟滞效应时应予以注意。     

停歇对疲劳裂纹扩展超载迟滞效应影响的研究

本文用 16 Mn和 A 537 两种普通低合金钢试件,较系统地研究了停歇对疲劳超载迟滞效应的影响。研究表明,疲劳载荷中的停歇对超载迟滞效应有明显影响,其影响的程度大小与停歇时的载荷 P_H,停歇时间 t_H 等因素密切相关;不但可能使试件的疲劳寿命减少,也可能使试件的疲劳寿命增加。在工程结构疲劳设计、分析及应用超载迟滞效应时应予以注意。     

基于美国ASME标准的重载货车车体焊缝疲劳寿命预测

为寻求在设计阶段能较准确地预测重载货车车体焊缝的疲劳寿命评估方法,基于各种标准提供的分析方法对转炉616装甲钢T型焊接接头进行疲劳评估,通过与试验的对比表明,美国ASME标准中的等效结构应力法更能准确预测焊缝的疲劳寿命。为提高某重载运煤敞车车体焊缝的疲劳寿命,建立了包括焊缝在内的敞车车体有限元模型,基于等效结构应力法和AAR标准中的载荷谱,预测了车体关键焊缝的疲劳寿命,其薄弱部位与车体实际发生疲劳裂纹部位基本吻合,依据焊缝的结构应力分布规律的特点,提出的枕梁改进结构可使车体关键焊缝疲劳寿命提高1.7倍。     

Assessment by comparison and experimental verification of VVER reactor pressure vessel integrity

This work is concerned with assessing the lifetime integrity of VVER (water-water power reactor) reactor pressure vessel. Results based on the Soviet Code are compared with those of the ASME Code, Section III and XI. Similarities and discrepancies are illustrated and discussed in connection with numerical results of a typical RPV (reactor pressure vessel) under operational conditions. Involved are data for fracture toughness, crack initiation and crack arrest conditions. Considerations are also given for possible adoption of the ASME Code for VVER reactors.     

舰船海底地震波形成机理的理论分析

航行舰船是一个很大的振动和噪声源,其振动和噪声引起的压力波经由流体介质传播到海底,引起海底岩层振动,产生弹性波并向远处传播,这种航行舰船在海底引起的弹性波称为舰船海底地震波。舰船海底地震波可用于识别舰船目标,作为水中武器的目标探测信号。基于波动理论,得到了舰船引起海底地震波的波动方程和有限元数值计算模型。利用该模型,对二维半无限空间层状海洋环境在水压场和极低频点声源作用下的海底地震波信号进行了数值模拟,得到了远场海底表面处加速度和水压的时域频域信号。结果表明,在二维半无限空间层状海洋环境条件下,舰船远场海底地震波主要由舰船极低频的噪声辐射引起,主要频率范围在1-7Hz。     

FATIGUE LIFE ANALYSIS OF BONDED OFFSHORE LOADING HOSE UNDER ENVIRONMENTAL LOADS1)

海上漂浮软管是浮式生产储卸油装置上外输系统的关键设备.漂浮软管结构复杂且常年漂浮于海面上,极易受到风、浪、流等环境载荷的作用产生疲劳破坏而造成原油泄漏.首先,采用ABAQUS软件,建立了软管的有限元模型,得到了漂浮软管在弯矩和内压作用下的有限元结果;其次,采用水平方向的Morison方程和风载荷来描述漂浮软管在海面上复杂的载荷情况;再次,将静力学分析结果导入到FE-Safe疲劳分析软件中,将节点应力结果作为时间载荷历程,乘以相应的载荷倍数,得到疲劳分析的载荷谱,载入此载荷谱计算,得到了漂浮软管的寿命分布云图,其最小寿命满足工程要求;最后,分析了内压对疲劳寿命的影响,结果表明,一定大小的内压能提高软管的疲劳性能.     

斜齿轮弹流润滑下的接触疲劳寿命计算

经典齿轮接触疲劳强度理论是基于光滑表面赫兹干接触理论,而实际齿面具有粗糙度,且啮合轮齿多数处于混合润滑状态.本文基于齿轮润滑接触分析建立了渐开线斜齿轮的接触疲劳寿命计算模型.模型由齿轮润滑接触分析模型和基于次表面应力分布的疲劳寿命模型组成.首先将斜齿圆柱齿轮一对齿的瞬时啮合等效为两反向圆锥的接触问题,建立了齿轮的有限长弹流润滑计算模型,考虑了齿轮啮合周期内瞬时载荷、接触线长、卷吸速度等因素的影响,基于统一雷诺方程方法求得啮合齿对间的润滑压力和油膜厚度分布;在此基础上,计算轮齿接触区次表面的米歇斯应力分布,根据Zaretsky接触疲劳寿命计算模型,对齿轮组的接触疲劳寿命进行模拟预测.针对不同工况参数下接触疲劳寿命计算表明:润滑油黏度、轮齿表面粗糙度等因素对齿面接触疲劳寿命均有显著的影响.     

基于反应谱法的核级承压容器应力分析与评定

核级承压容器力学分析是核设备分析法设计的重要组成部分.核级承压起动空气瓶,作为核电站应急柴油机厂房中的重要设备,它的工作状况直接影响到应急柴油机厂房中柴油机的正常运行.本文对核级承压起动空气瓶进行自重、设计压力、安全阀设定压力下的静态分析、结构屈曲分析、模态分析及地震载荷下的反应谱动态分析,并对结构在各使用限制条件下的...     

瞬态耦合热弹塑性接触有限元分析方法

在弹性接触问题有限元混合法的基础上,把材料非线性和表面非线性两种迭代过程耦合,在瞬态温度场分析中将伽辽金法和向后差分法结合,并用混合法进行热接触迭代,把瞬态温度场分析和弹塑性接触分析耦合。提出了一种瞬态耦合热弹塑性接触有限元分析方法,并已成功地用于核容器的密封分析。     

Dynamic simulation and safety evaluation of high-speed trains meeting in open air

Dynamic responses of a carriage under excitation with the German high-speed low-interference track spectrum together with the air pressure pulse generated as high-speed trains passing each other are investigated with a multi-body dynamics method.The variations of degrees of freedom(DOFs:horizontal movement,roll angle,and yaw angle),the lateral wheel-rail force,the derailment coefficient and the rate of wheel load reduction with time when two carriages meet in open air are obtained and compared with the results of a single train travelling at specifie speeds.Results show that the rate of wheel load reduction increases with the increase of train speed and meets some safety standard at a certain speed,but exceeding the value of the rate of wheel load reduction does not necessarily mean derailment.The evaluation standard of the rate of wheel load reduction is somewhat conservative and may be loosened.The pressure pulse has significan effects on the train DOFs,and the evaluations of these safety indexes are strongly suggested in practice.The pressure pulse has a limited effect on the derailment coefficien and the lateral wheel-rail force,and,thus,their further evaluations may be not necessary.