[發明專利]核一級容器ANSYS應力分析方法

有效

• 申請號: 201110116584.5
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102184289A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 呂巖;潘清泉;秦大秋
• 申請（專利權）人: 大連船舶重工集團裝備制造有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于應用ANSYS軟件編寫參數化設計程序，對筒體（1）、橢圓形上封頭（2）、下封頭(3)、人孔（4）、接管（6）、接管（7）、接管（8）、接管(9)、支座(5)在設計工況、運行工況及試驗工況下進行詳細的應力分析計算，對整體設備進行地震響應譜分析，對法蘭螺栓進行接觸分析，對不同類別的應力按照ASME規范要求進行分類及強度評定。

2.根據權利要求1所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于首先根據設計規格書進行常規設計后，給出設計圖，在ANSYS中模擬設備建立幾何模型及有限元模型，對所有核級部件進行分析計算，提取應力分析結果，按照ASME第Ⅲ卷，NB、NF分卷規范要求進行強度評定并給出詳細的設計報告。

3.根據權利要求2所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于所述對所有部件進行分析計算方法包括：

1）建立幾何模型為分析圖紙，在ANSYS中創建實體模型，不忽略幾何細節以達到較高精度；

2）模型切分：為網格劃分做準備，把復雜的幾何模型盡可能切成若干規則的幾何體；

3）網格劃分：首先按照材料屬性定義單元屬性例如彈性模量、泊松比等；其次控制網格尺寸，對關鍵部位即不連續處設置較小的網格尺寸，對于遠離不連續處可適當加大網格尺寸以減少分析時間；最后生成網格，選用精度較好的六面體單元SOLID95采用網格掃略方法完成實體網格劃分；

4）施加約束及載荷：包括自由度約束、集中力、表面載荷及慣性載荷；

5）求解：包括靜力分析、地震譜分析及法蘭螺栓接觸分析；

6）后處理：完成有限元計算以后，已得到了全部有限元結果，包括位移、應力、主應力、應力強度、等效應力，可以顯示云圖，也可以對計算結果做進一步處理，如疲勞分析、應力線性化；應用應力線性化功能沿壁厚方向對應力分量做線性化處理，得到各類應力（如膜應力、彎曲應力、峰值應力）；

7）設計報告：根據ANSYS有限元分析結果，對各個工況下的各類應力分別按照ASME第Ⅲ卷，NB分卷規定進行強度評定給出詳細的設計報告；如果所有強度均滿足要求，那么分析設計過程結束，否則返回到初始設計階段，更改尺寸，重新計算。

4.根據權利要求3所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于所述自由度約束：以該設備中人孔部分為例，人孔部分是軸對稱結構取1/4進行分析計算，在對稱邊施加對稱約束，在筒體環線施加軸向位移約束。

5.根據權利要求3所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于所述集中力：作用于接管與殼體連接處的接管載荷屬于集中力，包括接管力及接管力矩，由于ANSYS中不能對節點或關鍵點施加力矩，需創建一個MASS21單元，在連接處環向一圈節點的圓心創建一新的關鍵點，對該關鍵點用MASS21單元劃分，使該節點與連接處環向一圈節點進行自由度耦合，接管力及力矩作用在該新節點上。

6.根據權利要求3所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于所述表面載荷：容器內壓及管口等效拉應力。

7.根據權利要求3所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于所述慣性載荷：由于結構的質量或慣性引起的載荷,如重力及旋轉角速度。

8.根據權利要求3所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于所述靜力分析：一個載荷步的線性靜力分析只需一次求解。

9.根據權利要求3所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于所述地震譜分析包括：

a.?模態分析，選用子空間法，求解20階模態

b．輸入地震加速度譜，定義阻尼比

c．擴展振型

d．合并振型，選用CQC法

e．計算響應譜結果。?

10.根據權利要求3所述的核一級容器ANSYS應力分析方法，其特征在于所述接觸分析包括：

a.????建立模型，并劃分網格，由于對稱性取1/16法蘭螺栓結構

b.????識別接觸對,螺母與盲板接觸，螺栓與法蘭接觸

c.????定義剛性目標面，目標單元TARGE170

d.????定義柔性接觸面，接觸單元CONTA174

e.????設置單元關鍵字和實常數

f.????定義／控制剛性目標面的運動

g.????給定邊界條件，對稱面施加對稱約束，法蘭圓環面施加軸向約束

h.????定義求解選項和載荷步

i.????求解接觸問題。