[發明專利]一種基于數值分析變形數據的核電裝備設計方法

在審

• 申請號: 202011615181.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112613148A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 孫永平;李蕤;王錚;朱永波;楊春輝
• 申請（專利權）人: 一重集團大連工程技術有限公司;中國第一重型機械股份公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 陳麗;李洪福

本發明公開了一種基于數值分析變形數據的核電裝備設計方法，屬于核電裝備技術領域，核電裝備設計系統包括前處理及求解模塊和精度特性后處理分析模塊，該方法包括核電裝備設計輸入、建立幾何物理模型、建立有限元離散模型、數值模型的形成、數值模型的求解、精度取樣位置標記、定義參考基準、變形位移數據提取、建立精度特性評價模型、計算擬合要素、計算精度特性、設計精度許用值、模型修正、形成計算報告。本發明在數值計算軟件中增加精度特性分析模塊程序，可對研發過程中的安裝面變形數據進行規定，為精度設計提供技術支撐，從而有效提高核電裝備研發的效率和質量，解決了核電裝備設計過程中的精度分析問題。

技術領域

本發明涉及核電裝備技術領域，特別是涉及一種基于數值分析變形數據的核電裝備設計方法。

背景技術

隨著核電能源行業的發展，對大型核島主設備的研發需求越來越大，如三代壓水堆、四代鈉冷堆、鉛鉍堆、熔鹽堆的反應堆壓力容器、換料裝置等。核島主設備主要采用分析設計的方法進行研發設計，分析設計國外主要參考ASME BPVC第三卷及RCC等相關標準對容器類應力評價的規定；國內數值分析過程主要遵循GB/T 33582-2017機械產品結構有限元力學分析通用規則，對結構進行有限元分析計算，但數值計算軟件后處理程序并無精度特性的分析評價方法。

核電裝備設計過程中需要考慮精度問題。例如，核島主設備主要由核反應堆壓力容器和換料裝備等組成，在研發設計階段主要通過數值計算方法進行結構的定型。目前的通用數值計算處理軟件，如ANSYS、MARC、ABAQUS等，主要分析過程為：建立物理模型→建立有限元離散模型(前處理)→有限元方程的形成和求解→結果解釋和顯示(后處理)。其中，后處理程序的功能是對用戶在前處理程序中指明需要輸出的計算結果進行進一步處理和圖形顯示。后處理中對位移計算結果的顯示方式通常包含如下幾種：等值線顯示、云圖顯示、矢量顯示、路徑顯示、歷程顯示等。而在核電容器類裝備研發設計過程中，設計人員需要對容器接口的安裝精度特性進行定性評價。如在三代堆型華龍一號核反應堆壓力容器設計過程中，需要對堆內構件的設備安裝面的平面度進行評價；如四代堆型，如鈉冷快堆、熔鹽堆、鉛鉍堆等核反應堆壓力容器上需要對大型軸承、換料裝置、蒸汽發生器等設備安裝面進行精度評價。傳統的通用數值計算處理軟件后處理程序中無法對設備安裝面的幾何形狀位置誤差進行分析。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種基于數值分析變形數據的核電裝備設計方法，在數值計算軟件中增加了精度特性分析模塊程序，實現在核電裝備設計過程中對核電裝備精度特性的計算分析，是一種便捷的數值計算軟件的后處理方法，可對研發過程中的安裝面變形數據進行規定，為精度設計提供技術支撐，從而有效提高核電裝備研發的效率和質量，解決了核電裝備設計過程中的精度分析評價問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種基于數值分析變形數據的核電裝備設計方法，包括以下步驟：

步驟1：對核電裝備建立數值模型并進行數值計算，得到數值計算結果；

步驟2：根據核電裝備設計輸入，提取具有精度要求的設備安裝面，并確定所述設備安裝面的幾何特征元素；

步驟3：定義精度評定的參考基準；

步驟4：在所述數值計算結果中進行核電裝備安裝面幾何特征元素節點變形位移信息的提取；

步驟5：針對核電裝備設備安裝面的精度特性要求，確定精度評價的需求，建立精度特性評價模型；

步驟6：采用最小二乘法對變形要素進行數據擬合，進行不同時刻的擬合要素參數識別；

步驟7：根據所述精度特性評價模型計算不同時刻設備安裝面的精度特性；

步驟8：判斷所述精度特性是否滿足結構設計的精度許用值的要求，如果所述精度特性不滿足要求，則返回步驟1，對所述數值模型進行修改并重新進行數值計算；