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钢安全壳在压力和地震作用下的动力响应分析

唐智荣  
【摘要】:核电已成为人类使用的重要能源之一。我国核电建设目前正处于快速发展时期,但我国同时也是一个地震灾害多发的国家,因此对作为核岛安全最后一道屏障的安全壳的抗震性能研究具有极其重要的意义。本文以我国最新引进的非能动核电厂AP1000的钢安全壳为参考,使用ANSYS软件建立其三维有限元模型,并分析了钢安全壳在压力和地震作用下的受力性能及动力响应,主要研究内容和结果大致如下: 首先,计算了钢安全壳在压力作用时的等效应力理论值,并用ANSYS软件进行数值模拟分析,将二者结果进行对比,误差较少。结果表明,在设计压力作用下,钢安全壳的等效应力在上、下封头和筒体相接处较大,但其最大等效应力小于材料的屈服应力,变形较小,结构处于弹性状态,具有充分的安全储备。 然后,对钢安全壳进行了模态分析,分别考虑无压力作用时和有压力作用时的影响,得出其各工况下的自振频率和振型,作为动力分析的基础。从模态分析结果可以看出,钢安全壳的自振频率和振型均呈对称状出现,内压的增大会使钢安全壳自振频率增大,负压的增大会使其自振频率减少。 其次,用时程法分析钢安全壳在地震作用下的结构动力响应,采用两条实际地震波和一条人工地震波进行激励,得出相应的位移时程和加速度时程结果,以及对应的最大等效应力。结果表明,钢安全壳的地震动力响应较小,具有较充分的抗震安全裕度,满足我国相关抗震规范要求。 最后,考虑压力和地震共同作用时的时程分析,并与仅有地震作用下的时程分析结果对比。分析结果表明,在压力和地震共同作用下,其结构受力性能的主要影响因素来自压力作用,但钢安全壳仍处于弹性状态,抗震性能良好。


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