关于核安全2、3级泵抗震分析中几个关键问题的讨论.pdf

2012年第2期 核 安 全 NO． 2． 2012 NuclearSafety 关于核安全 2、3级泵抗震分析 中 几个关键 问题 的讨论 初起宝 ，焦殿辉 ，常亮明 ，马静娴 ，王德军 (机械科学研究总院核设备安全与可靠性中心，北京 100044； 环境保护部核与辐射安全 中心，北京 100082； 国家核安全局 ，北京 100035) 摘 要：讨论了核安全 2、3级泵在地震、 自重、内压和接管等载荷作用下的结构 完整性和可运行性评价中的几个关键 问题，提 出了在抗震分析 中采用实体单元代替壳、 梁单元并增加局部最大应力的限值，以及对锚 固螺栓的完整性校核进行规范等改进 建议 。 关键词：核级泵；结构完整性；可运行性；抗震分析 面圆角不应简化 。当采用常应变单元时，厚度 1 引言 方 向应至少有 3层节点，并且要尽量利用对称 核级泵的抗震分析，是评价在地震、 自 性。为了评价可运行性，在静止部件和运动部 重、内压和接管等载荷共同作用下泵的结构完 件相近的缝隙处应有节点。由于建模和划分网 整性和可运行性。计算过程中一般先求泵机组 格的工作量较大，如何兼顾模态分析、应力分 和转动部件的固有频率 ，根据其基频是否大于 析和可运行性评价 3个方面，要根据实际情况 截止频率 (33Hz)，以确定地震载荷下应力和 认真考虑，需要一定的经验。 变形的计算方法；然后采用等效静力法或频谱 分析法对泵的承压边界部件进行有限元分析； 最后根据技术规格书的要求对结构完整性和可 运行性进行评价。 根据多年的实际计算 以及参考 同行 的计 算报告 ，对核级 泵 的抗 震分 析进行研 究和 探讨 。 2 有限元模型和模态分析 2．1 有限元建模 图 1 核安全 2、3级泵示意图 图1是核安全 2、3级泵的示意 图，其有 文献 [1]对核安全2、3级泵建模的建议 限元建模要权衡计算精度和计算效率两方面， 是：主体结构 (泵体、泵盖和底座等)采用 模型太粗糙则达不到精度要求，太精细则大大 壳单元，转子部件采用梁单元。笔者认为，随 增加计算工作量。 着计算机的发展，建议采用实体单元，因为它 采用有限元方法，低阶频率的计算精度比 可以更好地适应结构的不连续变化，更灵活地 较高，因此网格可以较粗；而对于应力计算而 模拟约束；并且若要兼顾可运行性评价，则更 言，网格较粗会造成应力计算结果较差，因此 应采用实体单元。当然，采用实体单元的缺点 要求较细的网格，例如在压力边界当中的内表 是CPU运行时间较长。 6一 2012年第2期 核 安 全 N0．2． 2012 NuclearSafety 毒 曩 搿 曩 “州誊 *曩囊舞鬟 糍 图2是分别采用三维实体单元和梁单元对 均能满足精度要求，但三维模型模拟约束更灵 单盘转子进行的模态分析。计算结果表明两者