[發(fā)明專利]一種考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410075044.0
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103886138A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 蔡利建;姚迪;王黎麗;李玉民;張超琦
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

1.一種考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法，包括如下步驟：

（1）根據(jù)核電廠外層安全殼及防護廠房的設計圖紙，建立與實際結構一致的三維有限元分析模型，其中，廠房墻體和水箱結構采用拉格朗日網(wǎng)格方式模擬，水箱中的水采用歐拉網(wǎng)格方式模擬；

（2）分別確定結構和水體的有限單元類型、材料特性及本構模型；

（3）確定流固耦合分析方法及水體與結構的接觸關系；

（4）確定地震作用荷載及邊界條件；

（5）采用顯示動力學分析方法進行求解，得到在地震作用下的結構響應；

（6）將得到的結構在地震作用下的內力響應用于結構配筋設計。

2.如權利要求1所述的考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法，其特征在于：步驟（1）中采用ABAQUS有限元分析軟件建立三維有限元分析模型。

3.如權利要求1或2所述的考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法，其特征在于：步驟（2）中，結構的有限單元類型為三節(jié)點殼單元和四節(jié)點殼單元，水體的有限單元類型為縮減積分歐拉單元；結構的混凝土材料采用線彈性材料模型，水體的材料特性為不可壓縮粘性流體。

4.如權利要求3所述的考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法，其特征在于：步驟（2）中，水的材料本構模型采用狀態(tài)方程的形式描述，狀態(tài)方程根據(jù)單位質量的內能增量等于應力總功率與熱功率的和的方式建立。

5.如權利要求1所述的考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法，其特征在于：步驟（3）中，采用相容拉格朗日-歐拉法模擬流固耦合作用關系，水體與結構的接觸關系通過罰函數(shù)法實現(xiàn)，根據(jù)流體與結構的接觸力為罰函數(shù)力的反作用力，在計算接觸力的過程中通過不斷迭代，平衡流體與結構的相互之間的相對位移，求得每一時刻的流體與結構的接觸力。

6.如權利要求1所述的考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法，其特征在于：步驟（4）中，所述的邊界條件為模型底部施加X，Y，Z三個方向加速度時程，分別代表地震作用在三個方向的分量，峰值加速度為0.3g。

7.如權利要求1所述的考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法，其特征在于：步驟（5）中，采用顯式動力學求解器ABAQUS/Explicit對核電廠外層安全殼及防護廠房結構的地震響應進行計算分析，獲得結構和流體在地震加速度荷載作用下的結構位移時程、結構單元應力、結構單元內力、水的晃動效果時程、晃動高度、結構與流體的相互接觸力。

8.如權利要求1或7所述的考慮流固耦合的核電廠外層安全殼外掛水箱結構的抗震設計方法，其特征在于：步驟（6）中，結合Matlab程序化設計，首先，對結構單元的各個不同內力的時程提取各自的最大值；然后，進行單元內力最不利組合；最后，得到組合內力結果后，參考能源行業(yè)標準NB/T20012-2010《壓水堆核電廠核安全有關的混凝土結構設計要求》對結構進行配筋計算。