特种喷洒装备管路系统振动分析与耐久性评价

【摘要】：随着民用核技术的发展,和平使用核能成为人类的一大福音。但核事故对人类的威胁仍然存在,所以核安全问题均受到全世界的关注。各国均非常重视对核战争、核辐射恐怖事件以及核电站泄露事故的后果评估及后果消除技术的研究,核事故现场放射性沉降物的压制、清除装备的研制是其中的重要内容。 本文所研究的特种喷洒装备是放射性沉降物压制、清除作业装备体系中的重要组成部分,喷洒车是它的主体设备,主要用来运输、分装溶液和对核辐射现场进行洗消。在行驶过程中喷洒车产生振动,安装在上面的管路系统也随之振动。这种振动对系统结构的应力和应变有显著的影响,也是管路系统破坏的主要原因,必须对管路系统中的关键部件进行力学分析,并根据分析结果对其进行耐久性评估,为装备的设计、保养、维修和更换提供理论依据。 基于上述问题和课题研究的需要,本文主要开展了喷洒车管路系统动力特性研究,并进行了疲劳分析和耐久性评价。 1.参考通用的路面不平度表达方式,选取典型路面参数确定车辆振动仿真的输入。根据随机振动分析的输入参数确定车辆结构的二自由度简化模型,推导其动力学方程。在MATLAB/SIMULINK软件中根据车辆模型的动力学微分方程建立仿真模型,输入相关参数对车辆振动过程进行模拟仿真,得到喷洒车振动的响应输出:位移—频率曲线。 2.应用ANSYS有限元分析软件中的模态分析(Modal)模块,对管路系统进行模态分析,得到系统的固有频率和振型。在此基础上,应用谱分析(Spectrum)模块,将喷洒车振动的仿真输出(位移—频率曲线)作为管路系统振动的分析输入,对系统中关键部件进行振动分析,得到管路最大位移、最大应力和系统PSD位移频率响应。 3.根据管路随机振动分析得出的管路系统位移,应力响应和PSD位移频率响应,应用疲劳分析模块(Fatigue)对危险点进行疲劳分析,得到危险节点的每小时损伤度和管路系统的疲劳寿命。根据管路系统的疲劳寿命,对其耐久性进行评估,并结合车辆情况提出相应的使用、保养和维修建议。