[發(fā)明專利]反應(yīng)堆堆本體地震響應(yīng)分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810135231.8
• 申請(qǐng)日: 2008-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101354443A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文靜;李海龍;余華金;宋青;阮霖;鮑楊民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01V1/30
• 分類號(hào): G01V1/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地震學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)堆堆本體的地震響應(yīng)分析方法。

背景技術(shù)

反應(yīng)堆堆本體大型結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震響應(yīng)分析時(shí)，如采用傳統(tǒng)的分析方法，首先需要按照解耦的原則進(jìn)行解耦，將大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)分解成很多小的簡(jiǎn)單部分，然后開(kāi)始獨(dú)個(gè)分析。例如，要想得到堆本體上各設(shè)備(如泵、中間熱交換器、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等)某部分的應(yīng)力、變形結(jié)果，必須先將堆本體上各設(shè)備按照解耦原則解耦，將設(shè)備與堆本體連接處處理為合適的邊界。這種方法最大的缺點(diǎn)是解耦時(shí)的邊界條件處理比較困難，被分解出的部分與整體之間的相互作用不能得到很準(zhǔn)確的體現(xiàn)，僅僅依靠一些經(jīng)驗(yàn)或是近似的處理，最終得到的計(jì)算結(jié)果與真實(shí)情況可能相差較大。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)雜結(jié)構(gòu)解耦分析時(shí)可能帶來(lái)較大誤差的問(wèn)題，提供一種新的反應(yīng)堆堆本體地震響應(yīng)分析方法。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。

一種反應(yīng)堆堆本體地震響應(yīng)分析方法，包括建立計(jì)算模型、劃分有限元網(wǎng)格、施加邊界條件和載荷、求解、取結(jié)果、評(píng)價(jià)等步驟，關(guān)鍵在于，在建立計(jì)算模型時(shí)建立一個(gè)一體化模型，不考慮子系統(tǒng)之間的解耦問(wèn)題。

(三)發(fā)明效果

本發(fā)明充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件的優(yōu)勢(shì)，將反應(yīng)堆本體所有設(shè)備和結(jié)構(gòu)作為一個(gè)完整的整體進(jìn)行地震響應(yīng)分析，真實(shí)反映了各設(shè)備之間以及設(shè)備與堆本體之間的連接關(guān)系，不進(jìn)行任何結(jié)構(gòu)的解耦處理，避免了解耦帶來(lái)的誤差。

附圖說(shuō)明

圖1池式鈉冷快堆堆分枝系統(tǒng)關(guān)系圖；

圖2池式鈉冷快堆堆本體一體化地震相應(yīng)分析模型。

其中，1.堆本體支承；2.主容器；3.保護(hù)容器；4.中間熱交換器；5.其它堆內(nèi)設(shè)備；6.控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；7.堆上設(shè)備；8.旋塞；9.一回路主泵；10.堆內(nèi)支承；11.堆內(nèi)冷卻劑。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。

本實(shí)施例以池式鈉冷快堆堆本體地震響應(yīng)分析為例。池式鈉冷快堆堆本體結(jié)構(gòu)各設(shè)備間的相互支承關(guān)系如圖1所示，圖中的縱向連線表達(dá)了各設(shè)備間的支承關(guān)系。整個(gè)堆本體系統(tǒng)的全部重量載荷及堆運(yùn)行時(shí)可能承受的地震作用等，均由支承裙座經(jīng)堆坑底部預(yù)埋鋼板傳遞至建筑結(jié)構(gòu)，支承裙座底部與建筑結(jié)構(gòu)預(yù)埋鋼板的連接形式為焊接，是堆本體結(jié)構(gòu)的支承邊界，計(jì)算中認(rèn)為該處為固定端。

地震響應(yīng)分析方法包括如下步驟

步驟一，建立堆本體地震響應(yīng)分析一體化計(jì)算模型。根據(jù)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化及離散化所應(yīng)遵循的原則，如圖2所示，將鈉冷快堆堆本體簡(jiǎn)化為如下部分組成：堆本體支承1、主容器2、保護(hù)容器3、中間熱交換器4、其它堆內(nèi)設(shè)備5、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6、堆上設(shè)備7、旋塞8、一回路主泵9、堆內(nèi)支承10、堆內(nèi)冷卻劑11等。其中，可解耦子系統(tǒng)以附加質(zhì)量形式計(jì)入主系統(tǒng)相關(guān)節(jié)點(diǎn)。待解耦子系統(tǒng)徑向熱屏蔽、堆芯機(jī)構(gòu)、一回路鈉泵以及中間熱交換器等，在局部結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行進(jìn)一步的簡(jiǎn)化，以子模型形式納入堆本體主系統(tǒng)計(jì)算模型。流體耦合作用直接考慮，無(wú)須特別處理。

步驟二，劃分有限元網(wǎng)格。由于各構(gòu)件的構(gòu)造形式相差甚大，剛度變化的情況也較難于直接判定，故全部采用有限元離散。本實(shí)施例的計(jì)算模型共采用彈簧單元數(shù)148，梁?jiǎn)卧獢?shù)2068，板殼單元數(shù)16619，實(shí)體單元數(shù)3292，3D流體單元數(shù)4164，總計(jì)單元數(shù)26291。節(jié)點(diǎn)數(shù)24369。

步驟三，施加邊界條件和載荷。計(jì)算涉及的載荷包括：設(shè)備自重及承重、管道作用力、液態(tài)鈉的液動(dòng)壓力及地震作用等。其中，時(shí)程響應(yīng)計(jì)算時(shí)，設(shè)備自重作為初始載荷施加到結(jié)構(gòu)上；由于外接管道總質(zhì)量相對(duì)于對(duì)本體而言很小，故抗震分析時(shí)僅作為附加質(zhì)量處理；由于采用ANSYS程序的直接耦合求解技術(shù)，流固耦合效應(yīng)已自然而然地包含在計(jì)算模型總，故無(wú)須特別處理。地震作用體現(xiàn)在輸入樓層反應(yīng)譜和地震加速度時(shí)程。其中，SL1地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)阻尼比取值為0.02；SL2地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)阻尼比取值為0.04。地震加速時(shí)程的持續(xù)時(shí)間為36秒，其中強(qiáng)震持續(xù)時(shí)間不小于12秒。

步驟四，求解。本實(shí)施例采用大型通用有限元程序ANSγS?5.7及其更新版本。采用ANSYS程序地直接耦合求解技術(shù)，求解耦合體系的動(dòng)力特性，并計(jì)算體系及各子系統(tǒng)地時(shí)程響應(yīng)。

步驟五，針對(duì)感興趣的子系統(tǒng)取結(jié)果。根據(jù)需要，取出所關(guān)心設(shè)備的有關(guān)地震響應(yīng)位移及響應(yīng)應(yīng)力(或力、力矩)。

步驟六，評(píng)價(jià)。將ANSγS程序計(jì)算的結(jié)果同其它程序及模型試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。