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缷压箱地震应力分析 |
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作者：安世亚太 |
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1 前言
核电站稳压器缷压箱由筒体、椭圆形封头和鞍形支座等部件组焊而成，主要功能是接收并冷凝来自稳压器安全阀或释放阀排入的高温高压蒸汽，对确保稳压器的正常运行乃至整个反应堆的安全至关重要，因此必须确保缷压箱在地震来临时的完整性。本文应用大型有限元分析程序ANSYS完成了某核电站稳压器缷压箱的地震应力分析，其中涉及到模态分析和谱分析，分析结果显示，在地震载荷作用下，稳压器缷压箱是安全的。
2 缷压箱地震分析
应用ANSYS 程序进行缷压箱地震应力分析，首先采用子空间法对分析模型进行模态分析，求出结构的固有频率和振型，然后应用多点谱分析法进行响应谱分析，求出每阶模态的响应，对每阶模态响应采用平方和平方根法组合，水平和垂直共三个方向地震激励的响应也用平方和平方根方法组合，最终得到卸压箱在地震作用下总的动力响应。
2.1 模态分析
首先建立分析模型，包括卸压箱壳体和支座，卸压箱内的水以及一些小的附件作为附加质量折算在卸压箱壳体的密度中，模型重量与卸压箱设备运行重量一致。
模型采用壳单元进行网格划分，压箱壳体模型和支座模型间采用耦合技术相连接，固定支座施加固定边界条件（约束三个方向的平动、三个方向的转动），滑动支座施加滑动边界条件（卸压箱轴向方向自由，约束其它五个方向）。分析模型如图1 所示。
图1 计算模型图
采用子空间法对分析模型进行模态分析，求出结构的固有频率和振型，固有频率结果见表1，结构振型示意图见图2。表1：卸压箱固有频率
 
图2 结构第三阶振型
2.2 谱分析
应用上述分析模型，采用多点谱分析法，在支座位置施加水平和垂直共三个方向地震谱，地震谱为加速度谱，如图3 所示为一水平方向SSE 加速度谱（安全停堆地震谱）示意图。
图3 地震加速度谱
谱分析中对每阶模态响应采用平方和平方根法组合，三个方向地震激励的响应也用平方和平方根方法组合，最终得到卸压箱在地震作用下总的动力响应。应力云图如图4 所示。
图4 应力云图
2.3 应力评定
应力结果按RCC-M 规范进行应力评定，除地震载荷外，缷压箱还承受自重、箱内液体重量和内压载荷，分析时载荷组合方式如表2。
表2 缷压箱应力分析载荷组合
注：Pc——设计内压；OBE——安全运行地震载荷； SSE——安全停堆地震载荷
*： 应力限值规定于RCC-M C3383 和H3320 ，根据 C3214.1该设备可不做疲劳分析，试验工况不评定支承 （1）扰动工况下的载荷与设计工况的载荷相同，而应力限值是设计工况应力限值的1.1倍，因此缷压箱壳体应力在设计工况下满足规范要求的同时，也满足扰动工况下的规范要求。
（2）扰动工况与设计工况的载荷及应力限值均相同，因此缷压箱支承应力在设计工况下满足规范要求的同时，也满足扰动工况下的规范要求。卸压箱壳体和支承是满足规范相应工况下的限值要求的。
3 结论
应用ANSYS程序的模态分析和谱分析功能，本文完成了稳压器缷压箱的地震应力分析，分析中同时考虑了RCC-M规范中规定的其他载荷，分析结果证明，卸压箱壳体和支承是满足规范相应工况下的限值要求的。
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(7/15/2009) |
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