[發(fā)明專利]一種系統(tǒng)級分析模型各部件動力貢獻度分析方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010573155.X
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111723506B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊夫睿;黃茜;葉獻輝;沈平川;蘭彬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動力研究設(shè)計院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張超

本發(fā)明公開了一種系統(tǒng)級分析模型各部件動力貢獻度分析方法，包括：建立反應(yīng)堆系統(tǒng)的動力分析模型提取全局質(zhì)量矩陣和全局剛度矩陣；對動力分析模型進行模態(tài)分析；獲取動力分析模型的模態(tài)應(yīng)變能方程，并獲取各階模態(tài)下各單一部件的模態(tài)應(yīng)變能；獲取歸一化模態(tài)應(yīng)變能，并獲取各單一部件的動力貢獻程度。本發(fā)明還公開了一種系統(tǒng)級分析模型各部件動力貢獻度分析系統(tǒng)。本發(fā)明利用本發(fā)明提供的計算方法，能夠定量研究和考察系統(tǒng)級動力分析模型中各設(shè)備或部件在特定自由度下的動力貢獻程度，且在設(shè)備或部件設(shè)計初期就可充分掌握其在存在系統(tǒng)耦合作用下的動態(tài)貢獻程度，為設(shè)備和部件的初步力學(xué)設(shè)計和后續(xù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供定量參考依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種系統(tǒng)級分析模型各部件動力貢獻度分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

反應(yīng)堆主要系統(tǒng)(冷卻劑系統(tǒng)、反應(yīng)堆系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等)的動力分析和載荷分配計算是反應(yīng)堆和其附屬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，是對結(jié)構(gòu)安全性評估的主要技術(shù)手段。系統(tǒng)級的動力分析與計算是開展反應(yīng)堆系統(tǒng)載荷分配研究和安全分析的上游。系統(tǒng)級動力分析模型通常包括反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)中的主要設(shè)備(如，反應(yīng)堆壓力容器、冷卻劑主泵、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器)、管道(如，主管道、輔助管道)和其他輔助系統(tǒng)(如，余熱排出系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)等)等。系統(tǒng)級動力分析模型通常通過有限元方法建立，通過對各主要設(shè)備和部件的簡化，抽象出能夠描述系統(tǒng)主要動力特征的力學(xué)模型。其主要是用來計算系統(tǒng)在受到外界動態(tài)載荷作用下(如，地震、LOCA、沖擊等)各主要設(shè)備與部件的位移與反作用力，為進一步細化分析各部件的承載強度和應(yīng)力評估提供計算輸入。

系統(tǒng)級動力分析主要通過頻域內(nèi)的模態(tài)分析、譜分析、諧響應(yīng)分析及時域內(nèi)的非線性瞬態(tài)分析的方式展開。由于系統(tǒng)級模型中通常包括大量的非線性因素，且模型規(guī)模較為龐大，因此通過全尺寸模擬系統(tǒng)級模型來獲得單個部件或設(shè)備的動態(tài)響應(yīng)貢獻程度將會耗費大量機時和計算代價。如何通過一種快速的方法考察系統(tǒng)級模型在特定載荷條件下各部件的動力貢獻程度，是分析部件動力特性的重要因素。

現(xiàn)階段工程上主要通過模態(tài)分析的方法來考察整個系統(tǒng)的動態(tài)特性。盡管模態(tài)分析能夠給出系統(tǒng)在一定頻段內(nèi)的共振頻率與振型分布，但現(xiàn)有的分析方法與計算軟件無法給出系統(tǒng)級模型中某個設(shè)備或部件的主導(dǎo)共振頻率和主要參與質(zhì)量。工程中常用的方法是通過觀察特定模態(tài)下系統(tǒng)所有節(jié)點的振型位移，進而定性判斷某階共振頻率下運動幅度較大的部件。由于模態(tài)分析中的振型函數(shù)通常針對系統(tǒng)模型的質(zhì)量矩陣進行了歸一化處理，因此這種定性的判斷方法無法在物理坐標(biāo)上給出真實的部件動力貢獻度描述，僅能根據(jù)分析者的工程經(jīng)驗給出大致的判斷，無法在設(shè)備的設(shè)計初期就給出快速的力學(xué)設(shè)計建議。

綜上所述，發(fā)明人在實現(xiàn)本申請實施例中發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段的技術(shù)至少存在如下問題：

1.現(xiàn)有公開發(fā)表的文獻與資料缺少針對系統(tǒng)級動力分析模型下對各部件動力貢獻程度的定量研究。

2.工程中通過定性觀察系統(tǒng)級模型的振型分布來確定部件動力貢獻度的方式缺乏理論支承，且無法給出定量描述。

3.通過開展系統(tǒng)級模型非線性瞬態(tài)分析獲取單個部件動力貢獻度的方式計算代價較高，不利于系統(tǒng)設(shè)計初期的快速迭代。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中缺少針對系統(tǒng)級動力分析模型下對各部件動力貢獻程度分析技術(shù)，無法對各部件動力貢獻程度給出定量描述，目的在于提供一種系統(tǒng)級分析模型各部件動力貢獻度分析方法及系統(tǒng)，解決上述問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：