利用PIPESTRESS软件的常见支架力学建模分析论文.doc

利用PIPESTRESS软件的常见支架力学建模分析论文 引言 xx年3月11日，日本因地震、海啸发生了福岛核事故。日本福岛核事故给核电业界造成了巨大和深远的影响。我国政府在日本福岛事故发生后第5天对国内核电发展做出四项决定(称“国四条”)，要求对核设施进行全面检查，严格审批核电新项目，抓紧编制核安全规划，调整完善核电中长期发展规划，在核安全规划批准前，暂停审批核电项目。这一事故直到4年后的今天，仍然对核电业界产生着深远的影响。 从国家战略角度，当时我们国家的核电投运装机容量只有大约1000万kW，然而在技术路线上已经是百花齐放，有引进法国的M310、加拿大的CANDU重水堆、田湾的VVER，以及基于M310改进的CPR1000机型。在建的还有引进的AP1000和EPR三代技术;自主研发的有国家核电的CAP1400技术、中广核的ACPR1000+技术和中核的ACP1000技术。技术型号过多已经影响到了我国核电产业的快速发展，因此国家层面希望尽量能够统一到一两种技术路线的发展路径上来，形成产业链优势和规模优势，减少资源浪费，降低成本。从技术角度，ACPR1000+技术和ACP1000技术有着类似的设计理念和技术基础，部分设计参数十分接近，两者融合起来的技术难度相对较低，技术上是可行的。于是，中广核确定将ACPR1000+技术和ACP1000技术进行融合，融合后的技术以“三个实体隔离的安全系列”和“177堆芯”为主要技术特征，名称确定为“华龙一号”。 “华龙一号”项目主要应用力学PIPESTRESS软件进行力学分析计算。 1PIPESTRESS软件和常用支架 1.1PIPESTRESS软件简介及主要功能 PIPESTRESS软件是被国际广泛使用的核级管道力学分析软件，目前广泛应用于美国、法国、中国以及日本。其主要功能如下：完善的管道模型以及计算结果的前后处理功能;核级管道结构静力学分析，包括结构自重、热膨胀、风载荷、雪载荷、沉降以及预应力分析等;核级管道结构反应谱分析;核级管道时程分析，可进行力时程或加速度时程分析;核级管道热分层分析;核级管道疲劳分析。几乎包含了目前核电行业常用的标准规范，例如ASME、RCCM、KTA、EN13480等。 1.2管道支架定义及类型 管道支架(简称为支架)是支撑管道的一种结构件，又被称作管道支座、管部等。它作为管道的支撑结构，根据管道的运转性能和布置要求，管架分成固定和活动两种。设置固定点的地方成为固定支架，这种管架与管道之间不能发生相对位移，而且，固定管架受力后的变形与管道补偿器的变形值相比，应当很小，因为管架要具有足够的刚度。设置中间支撑的地方采用活动管架，管道与管架之间允许产生相对位移，不约束管道的热变形。我们根据支架约束功能的不同，把支架划分为刚性支架、弹吊支架、阻尼器支架等。 在使用PIPESTRESS进行管道计算时，管道上设置了支架的位置需要施加约束。本文对常用的支架(如刚性支架、弹吊、阻尼器等)该如何在程序中实现约束管道的功能进行了总结。 2如何在PIPESTRESS软件中对常用支架进行约束 在使用PIPRSTRESS计算时，要想正确施加约束，需要理解以下两方面的内容：1)深刻理解PIPESTRESS中对局部坐标系的定义;2)注意支架的转角情况和支架的约束所处的坐标系。 2.1PIPESTRESS的局部坐标系定义 要保证PIPESTRESS计算时支架约束方向的正确性，首先要深刻理解PIPESTRESS对单元的局部坐标系的定义。相对于总体坐标系(XYZ)，局部坐标系定义为UVW。直管单元、刚性单元、大小头的局部坐标遵守如下规则：1)W轴是单元的轴向;2)如果W轴与总体坐标系的Y轴平行，则U轴与总体坐标系的X轴一致，V轴由右手法则确定;3)如果W轴与总体坐标系的Y轴不平行，则V轴在WY平面内垂直于W轴，方向与Y轴方向一致，U轴由右手法则确定。 2.2计算中的常用约束 PIPESTRESS提供了10种约束定义方法，我们常用的有： 1)固定点(ANCH/NOZZ/CONN)：ANCHPT=1EW=1LO=0LV=2。ANCH卡片是定义锚固点，与ANCH命令类似的命令还有NOZZ、CONN。卡片中各符号的含义：PT为节点号;EW为端点焊缝类型;LV为该约束处谱分析时选用的反应谱编号，与SPEC中的LV相对应;LO为定义约束的参考坐标系;LO=0表示约束采用的是全局坐标系;LO=1表示约束采用的是与相邻单元的局部坐标系相同的坐标系。 KX/KY/KZ/MX/MY/MZ表示约束方向的刚度，默认值如下：Kx=Ky=Kz=1.75107kN/mm，Mx=My=Mz=1.13109kNm/rad。 2)多向约束(MULR)：MULRPT=1LO=0LV=2DX=1DY=1。MULR卡片是定义多向约束。卡片中各符号的含义：PT为节点号;LV为该约束处谱分析时选用的反应谱编号，与SPEC中的LV相对应;LO为定义约束的参考坐标系;LO=0表示约束采用的是全局坐标系;LO=1表示约束采用的是与相邻单元的局部坐标系相同的坐标系。 DX/DY/DZ/RX/RY/RZ表示刚性约束方向，等于1表示这个方向被约束。 3结语 华龙一号项目作为我国自主设计的三代核能发电技术，既体现了我们自主设计的能力，也实现了抗震能力的提升，提高了核电站的安全性