吊籃法蘭LOCA工況應(yīng)力分析范文
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《核動(dòng)力工程雜志》2014年第三期
1兩相LOCA瞬態(tài)下壓緊彈簧載荷分析
兩相LOCA瞬態(tài)時(shí)，在上部堆內(nèi)構(gòu)件法蘭上、下表面產(chǎn)生較大壓差ΔP。該壓差通過(guò)壓緊彈簧傳遞給吊籃法蘭。兩相loca在上部堆內(nèi)構(gòu)件產(chǎn)生的載荷為：該載荷全部作用在壓緊彈簧上，保守考慮為線載荷，線載荷為：兩相LOCA時(shí)，吊籃法蘭上的壓緊彈簧載荷情況如圖2所示。發(fā)生兩相LOCA時(shí)，由于壓差ΔP較大，壓緊彈簧被完全壓縮，壓緊彈簧與吊籃法蘭接觸位置會(huì)出現(xiàn)“兩點(diǎn)接觸”，如圖2中a和b兩處。此時(shí)，在吊籃法蘭頂部產(chǎn)生載荷Fa和Fb，保守考慮為線載荷。豎直方向力載荷平衡方程如下：
2兩相LOCA瞬態(tài)下吊籃法蘭應(yīng)力分析
2.1計(jì)算模型基于SYSTUS軟件，建立1/4三維有限元模型進(jìn)行分析：（1）考慮端部效應(yīng)，模型中含部分吊籃筒體。（2）考慮出口管嘴接觸載荷對(duì)吊籃法蘭的影響，模型中包含了出口管嘴。
2.2載荷及邊界條件保守地考慮，兩相LOCA時(shí)，假定吊籃法蘭和壓力容器支承凸臺(tái)之間的約束為：對(duì)沿著法蘭圓周位于實(shí)際接觸區(qū)域中間位置c處（圖2）豎直方向進(jìn)行約束。分析兩相LOCA載荷下的應(yīng)力時(shí)，除考慮壓緊彈簧載荷外，還需考慮靜態(tài)機(jī)械載荷的影響。吊籃法蘭主要承受以下載荷：①兩相LOCA引起的壓緊彈簧對(duì)吊籃法蘭的載荷；②下支承板及相連部件重量；③吊籃及反射層重量；④作用在下支承板上的水力載荷；⑤作用在吊籃和反射層上的水力載荷；⑥燃料組件作用在下支承板上的載荷；⑦出口管嘴接觸載荷。
2.3分析結(jié)果兩相LOCA下，吊籃法蘭應(yīng)力分布見(jiàn)圖3。兩相LOCA下，應(yīng)力最大處位于吊籃法蘭與筒體焊縫位置。吊籃法蘭應(yīng)力路徑4和路徑1（圖4），2個(gè)位置的一次薄膜應(yīng)力Pm及一次薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力Pm+Pb如表1所示。兩相LOCA下，吊籃法蘭豎直方向最大變形為1.68mm。
EPRLOCA工況主要考慮安注管破口、波動(dòng)管破口和余熱排出管（RHR）破口。根據(jù)反應(yīng)堆動(dòng)力學(xué)吊籃法蘭的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果，吊籃法蘭豎直方向最大位移為0.77mm。采用LOCA動(dòng)力學(xué)響應(yīng)與兩相LOCA下的吊籃法蘭響應(yīng)進(jìn)行等效換算方法，即吊籃法蘭LOCA下應(yīng)力水平為兩相LOCA時(shí)的0.458=0.77/1.68倍，根據(jù)表1可得LOCA下吊籃法蘭的應(yīng)力水平，見(jiàn)表2。根據(jù)RCC-MD級(jí)應(yīng)力評(píng)價(jià)準(zhǔn)則[1]，將LOCA工況下的應(yīng)力水平與地震及靜態(tài)機(jī)械載荷應(yīng)力進(jìn)行組合疊加，結(jié)果見(jiàn)表3。分析結(jié)果表明，安全裕量為1.49，滿足RCC-M要求。同時(shí)，在相同的計(jì)算模型和邊界條件下，分析了考慮壓緊彈簧單點(diǎn)接觸的情況：LOCA工況下，吊籃法蘭最大應(yīng)力值（路徑4）為Pm=40.2MPa，Pm+Pb=96.5MPa。與表2對(duì)比，兩點(diǎn)接觸時(shí)應(yīng)力水平比單點(diǎn)接觸更低一些。
4結(jié)論
本文建立了吊籃法蘭在與壓緊彈簧兩點(diǎn)接觸狀態(tài)下，壓緊彈簧載荷計(jì)算方法和LOCA工況下應(yīng)力分析方法。計(jì)算結(jié)果表明，兩點(diǎn)接觸時(shí)，吊籃法蘭的應(yīng)力水平比單點(diǎn)接觸時(shí)更低一些，更加真實(shí)和準(zhǔn)確地反映了吊籃法蘭LOCA工況下實(shí)際應(yīng)力水平。此方法也可供其他項(xiàng)目電站堆內(nèi)構(gòu)件應(yīng)力分析參考。
作者：方健段遠(yuǎn)剛?cè)叫”鏖L(zhǎng)年單位：深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司