核电厂管道局部壁厚减薄快速评定方法研究

目的 解决核电厂实际运行中管道壁厚局部减薄缺陷快速评定的需求.方法 基于RCC-M规范的设计基本要求和核电厂管道评估的实践经验,基于3个工程化的分析假设,提出一种管道壁厚减薄的快速评定方法.其包含三部分内容:1)最小壁厚计算;2)结构完整性评价;3)功能性评价.分别采用管道壁厚减薄快速评定方法和SYSPIPE软件有限元...     

含腐蚀缺陷埋地管道悬空段力学作用与可靠性分析

根据X65管线钢的Ramberg-Osgood本构方程以及土体的摩尔库仑模型,采用有限元软件Abaqus分别对裸露和未裸露的埋地悬空管道受力情况进行数值模拟,模拟得到埋地悬空管道应力和应变与悬空长度之间的关系,以及不同埋深条件下基于最大Mises应力和最大应变的管道安全悬空长度和极限悬空长度;针对带腐蚀缺陷的埋地悬空管道,提出减薄管道壁厚的计算模型,建立了基于应力失效判据的管道失效功能函数和极限状态方程,并利用蒙特卡洛法对管道结构可靠度进行计算,得出管道腐蚀深度和悬空长度对其可靠度的影响程度。该研究结果可为带腐蚀缺陷的埋地管道悬空段的安全性评价提供理论支持,为管道公司抢维修作业提供指导。     

核电站中核一级管道的热瞬态分析

目的 求解管道壁厚方向的温度分布。方法 采用PIPESTRESS程序,对某核电站化学和容积控制系统管道的某一瞬态温度曲线进行瞬态热分析。结果 得到管道7类关键区域的温度场和最不利的温度梯度ΔT1、ΔT2、Ta、Tb,并将该温度梯度数据与参考电站数据进行对比。结论 采用PIPESTRESS程序的结果满足工程需要。该工作不仅为管道疲劳分析提供了重要输入条件,其研究方法也为其他系统管道的热分析提供了重要参考。     

民用飞机机体连接结构动刚度计算分析及试验验证

目的通过分析和试验得到民用飞机机体连接结构动刚度。方法通过理论分析,得到动刚度的推导公式,并运用有限元分析软件进行频响分析,进而得到连接结构动刚度。运用锤击法得到动刚度试验数据,并进行试验验证。结果试验结果受信号衰减的影响,低频范围内较难得到静刚度结果,但可以通过分析模型得到。试验刚度结果开始波动较大,但在高频范围趋于稳定,最终稳定在分析刚度值左右。当动刚度分析结果受频率影响变化不大时,可以采用动刚度分析均值来作为不同频率下的刚度值。结论通过频响分析得到民用飞机某种结构的动刚度变化曲线,并通过动刚度试验进行了试验验证,分析对比结果表明,有限元分析可以较为准确地得到机体支持结构动刚度,并用于工程实际。     

内流激发垂直悬臂管振动失稳特性实验研究

目的 研究管道内部流速和浸没深度对细长柔性悬臂管道振动特性的影响规律。方法 通过位移传感器采集管道振动位移时程,计算管道振幅、时频特性、相位变迁和振动频率,分析内流在输流过程中所激发的管道振动失稳特性。结果 随着内流流速的增加,垂直悬臂管会经历静态、前失稳和后失稳3个不同状态。管道振幅随内流流速的增加而明显增大,但振动频率只是缓慢上升。随着管道浸没深度的增加,管道振动失稳整体减弱。结论 内流流速和浸没深度均是影响管道振动失稳特性的关键因素。     

航空发动机叶片振动特性试验研究

目的通过理论计算和试验验证获得航空发动机叶片一阶弯曲振动频率,并在一阶弯曲振动模态下获取叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系。方法利用有限元分析软件对叶片进行模态分析,得到叶片的一阶弯曲振动频率。在振动试验系统上,通过扫频试验验证叶片发生一阶弯曲共振的频率,对叶片进行高应力振动试验。结果叶片一阶弯曲振动频率理论计算值为3584 Hz,实验值为3286 Hz,误差为8.31%,满足工程误差小于10%的要求。叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系为σ=1.8759af。结论得到了叶片的一阶弯曲振动频率以及叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系。     

ACP1000堆型RVD系统中不同核安全级别管道的应力分析与评定

目的保证RVD系统管道的应力评定能够满足RCCM规范要求,保证RVD系统能够正常运行。方法首先探究弯头的柔性系数对不同核安全级别管道在应力计算上的影响;其次,借助管道分析软件PIPESTRESS对RVD管道系统最初版本的布置设计进行分析与评定,并分析应力过大的原因。考虑到柔性系数的影响,对不同核安全级别管道布置采取不同的调整方法,降低管道在各个工况下的应力。结果经过修改后的RVD系统管道应力满足RCCM规范要求。结论通过对RVD系统管道的应力的分析与评定,掌握了此类问题的解决方法,总结了设计中应注意的问题,为核电站中的管道设计提供参考。     

ACP1000余排系统管道的强度分析与评定

目的深入研究PIPESTRESS程序计算原理和方法,总结软件的特点,并对如何更好地使用有限元软件完成核级管道计算工作提出自己的观点,为后续的管道计算工作提供指导。方法采用PIPESTRESS软件对ACP1000余排系统管道进行应力计算,结合RCC-M规范和管道分析的基本原理,从管道模型建立、载荷定义与工况组合、管道抗震分析和应力评定几个方面对PIPESTRESS软件的基本原理和具体应用进行深入分析与研究,并采用SYSPIPE软件对PIPESTRESS的计算结果进行设计验证,对产生误差的原因进行深入研究。结果虽然存在一些影响验证结果的因素,但两种软件的计算结果十分接近。结论PIPESTRESS程序能够很好地胜任对ACP1000核级管道的建模、力学分析和应力评定工作,具有良好的计算精度,该研究成果可以为ACP1000管道计算提供依据,对未来PIPESTRESS程序在新堆型中的应用也具有很大的参考价值。     

基于平均法的金属橡胶隔振器非线性振动特性研究

目的研究金属橡胶隔振系统的非线性振动特性和机理。方法建立该金属橡胶隔振系统的非线性动力学模型,利用平均法推导出系统的自由振动运动方程和在简谐激励下的受迫振动幅频响应方程,通过数值计算分析影响隔振系统位移传递率的因素。随后设计一种结构紧凑的金属橡胶隔振器,通过静压试验得到加载卸载迟滞回线,利用拟合方法建立金属橡胶的指数型刚度模型。该模型在相同拟合效果下参数较少,将指数型非线性刚度模型代入到振动方程中进行求解,得到理论幅频响应曲线。同时,进行金属橡胶隔振系统的正弦扫频试验,得到不同振动幅值下的实测传递率幅频响应,与理论计算结果进行对比。结果拟合参数与系统的振动特性相关,拟合参数k_(1)越大,系统共振频率越低,拟合参数k_(2)越大,系统共振频率越高。理论计算与试验结果共振频率的误差最大为2.1%,放大倍数最大误差为17.1%。该理论方法可以较为准确地计算出隔振系统的共振频率、共振放大倍数以及非线性振动的跳跃现象。结论该方法可以较为准确地通过金属橡胶隔振器的静压试验数据预估出金属橡胶隔振系统的非线性振动特性,对于金属橡胶隔振设计具有一定的应用价值。     

圆管空拔壁厚变化分析

此文利用主应力法推导出圆管空拔壁厚变化量解析式。该式计算结果与以定常三维流动上界解析同类问题结果相接近,且表达式简单,也与拔管的实验结果相一致。因而,可在圆管空拔壁厚计算时推广应用。     

船舶海水管路冲刷腐蚀仿真分析及预测

目的 获取船舶海水管路系统中弯管在不同因素影响下的冲刷腐蚀规律,预测其冲刷腐蚀速率.方法 采用试验测试和数值仿真相结合的方法,研究管路系统中弯管在不同海水流速、管径、弯径比影响下的冲刷腐蚀规律,采用灰色关联分析各因素对冲刷腐蚀影响的严重程度,最后建立冲刷腐蚀速率预测方程.结果 随流速增加,最大冲刷腐蚀速率先增大、后趋于平稳;随管径增加,管壁最大冲刷腐蚀速率逐渐减小;随弯径比增加,管壁最大冲刷腐蚀速率先减小后略有增加.不同因素对冲刷腐蚀速率影响的严重程度由大到小为弯径比、流速、管径.结论 数值仿真方法可快速获取管路参数变化对冲刷腐蚀速率的影响,基于仿真结果建立的冲刷腐蚀速率预测方程可以很好地预测不同因素影响下的弯管冲刷腐蚀,有较高的预测精度.     

具有零频特性的隔振器设计与减振性能研究

目的 开展零刚度隔振器的结构设计与减振性能试验验证.方法 现有隔振器在超低频下很难具备良好的隔振特性和较宽的隔振频率.在准零刚度技术的基础上,通过仿真计算和试验分析相结合的方法对零刚度隔振器进行了深入研究.结果 首先,建立了零刚度隔振器的物理模型,对其进行了静力学计算,分析了系统的刚度特性,给出了系统的零刚度条件,从而完成了隔振器的结构设计.然后,通过Adams仿真软件对隔振器进行了动力学分析,得出了其在超低频振动环境下具有较好的隔振效果.最后,对零刚度隔振开展了静力压缩试验、正弦振动试验以及随机振动试验,通过试验验证了隔振器的零刚度特性和优良的隔振性能.结论 实现了零刚度隔振器的结构设计,且该隔振器在0.2～2000 Hz范围内都处于减振状态,传递率未出现大于1的情况.     

ACP1000除气塔液体冷却器抗震分析设计

目的对除气塔液体冷却器进行抗震分析,以确保其在地震下必要的安全功能。方法以福清5/6号核电工程为背景,通过有限元软件ANSYS建立除气塔液体冷却器有限元模型,采用反应谱法进行设备的抗震分析与评定。结果通过抗震分析评定,发现设备鞍座为设计薄弱区域,故修改鞍座的结构形式,包括新增筋板、增加壁厚,使该设备的设计满足了相关规范的要求。结论通过修改鞍座的结构形式,确保其必要的安全功能得以实现,满足实际工程的需要。     

多维激励下结构随机振动响应分析

基于随机振动方法,以谱函数分析的方式,给出了典型结构在多维激励下的振动响应计算公式。根据理论分析的结果,计算了多激励单轴向和多激励多轴向的算例。结果表明,对于线性结构,多维激励下结构振动的响应谱为轴向上各个激励点时响应谱的叠加,但由于各点激励下结构振动的振型函数不同,结构响应可能比单个激励点激励时响应大,也可能小;在一些情况下,结构响应会丢失反对称振型的响应。多维激励下振型函数对结构响应的影响,应该引起工程结构设计人员的重视。     

直管道电场指纹法有效检测区范围的数值模拟

目的确定电场指纹法应用于直管道时的有效检测区大小。方法采用COMSOL多物理场数值模拟的方法,研究直管道模型在电场指纹检测时的电场分布特征,并探讨电流输入方式、电源电极尺寸、管道尺寸等因素对有效检测区的影响。结果双路电流输入方式能够获得更大的有效检测区,可提高电流利用率及检测效率。有效检测区大小受电源电极尺寸、管道壁厚变化的影响极小,受管道公称直径影响较大。有效检测区与电源电极的最小间距固定,约为管道公称直径的1.5倍。结论确定了电场指纹法应用于直管道时有效检测区的大小,为电场指纹法的管道检测规范的制定提供了科学依据。     

高架桥梁振动与结构噪声数值模拟

利用有限元软件Ansys与声学软件LMS Virtual.Lab Acoustics进行城市轨道交通高架桥梁的振动声辐射分析。首先使用Ansys对箱型梁三维模型进行瞬态动力学分析,用一列移动荷载模拟列车过桥,然后将位移响应结果导入Virtual.Lab Acoustics中,作为边界条件,计算外声场。另外通过改变桥梁参数与车辆参数,计算分析桥梁振动响应与辐射声压变化,为城市轨道交通振动与噪声的控制提供数值依据。     

废烟气回收管网保温的计算分析

铜陵市铜冠电工漆包线生产厂房的催化装置中产生大量温度高达500℃的烟气,该工业余热一直以废气的形式直接排放到大气中,造成热污染和能源浪费。回收该工业废热,利用该烟气余热直接驱动溴化锂吸收式制冷,不仅介绍了该技术的工艺特点,而且从传热学和工程热力学基本理论入手研究烟气回收管道保温的计算分析,建立管道等厚度保温层的管网计算模型和基本理论,为工程实践提供可借鉴计算模板。