本文關鍵詞：CAP1400主蒸汽安全閥結構設計與應力校核

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【摘要】：CAP1400主蒸汽安全閥是應用在我國自主設計的三代加核電站中,安全等級為核二級。本文利用有限元模擬和相應的實驗方法對CAP1400主蒸汽安全閥的結構設計和應力校核進行研究,具體到主蒸汽安全閥的抗震分析設計、彈性閥瓣設計和應力校核；同時,采用Lms Testlab Signature Acquisition測試系統(tǒng)、傳遞函數(shù)法對主蒸汽安全閥的一階固有頻率進行測試,采用Alicona IFM G4型表面三維形貌儀對閥瓣密封面輪廓進行測量；最后,根據(jù)ASME BPVC III NC卷,對優(yōu)化后的結構進行應力分類和校核,得到的主要結論如下：(1)閥體厚度、閥蓋加強筋和閥桿剛度對安全閥一階固有頻率的影響小,彈簧質(zhì)量和高度是影響一階固有頻率分主要因素,通過結構優(yōu)化把主蒸汽安全閥樣機的一階固有頻率從23.55 Hz提高到37.11 Hz,其中優(yōu)化前樣機的一階固有頻率23.55 Hz得到實驗驗證,并采用靜力分析法對優(yōu)化后的樣機進行應力校核,滿足抗震設計要求；(2)比較普通平面閥瓣和彈性閥瓣,揭示了彈性閥瓣在不同介質(zhì)壓力下的最高接觸壓力由密封面外側(cè)轉(zhuǎn)移到密封面內(nèi)側(cè),回座沖擊下彈性閥瓣的塑性變形發(fā)生在密封面外側(cè),然后比較不同彈性閥瓣,得出密封面外側(cè)主要影響塑性變形大小(多次回座沖擊的重復性)和密封面內(nèi)側(cè)主要影響密封性(介質(zhì)壓力接近90%整定壓力)；最后設計出的彈性閥瓣在多次沖擊之后,仍然能夠在92%的介質(zhì)壓力下達到密封,其閥瓣密封面塑性變形趨勢得到實驗驗證；(3)對優(yōu)化結構的主蒸汽安全閥進行應力校核,采用有限元Abaqus分析設計載荷、運行載荷和地震載荷下的應力,分別對一次總體薄膜應力Pm、一次總體薄膜應力+一次彎曲應力P1+Pb和一次應力+二次應力Pm+Pb+Q進行校核,滿足ASME Ⅲ NC卷標準。
【關鍵詞】：主蒸汽安全閥 抗震分析 彈性閥瓣 應力校核
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 抗震分析研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 彈性閥瓣研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.3 應力校核研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 研究目的及研究內(nèi)容16-19
• 1.3.1 研究目的16-17
• 1.3.2 研究內(nèi)容17-19
• 第二章 安全閥固有頻率分析19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 建立有限元模型19-23
• 2.2.1 模態(tài)分析理論19-21
• 2.2.2 幾何模型與網(wǎng)格劃分21-22
• 2.2.3 材料參數(shù)及接觸設置22-23
• 2.3 結構對固有頻率的影響23-29
• 2.3.1 樣機固有頻率計算分析23-24
• 2.3.2 閥體厚度對固有頻率的影響24-25
• 2.3.3 閥蓋加強筋對固有頻率的影響25-26
• 2.3.4 閥桿剛度對固有頻率的影響26-27
• 2.3.5 不同彈簧對固有頻率的影響27-29
• 2.3.6 優(yōu)化結構后閥門固有頻率計算分析29
• 2.4 試驗驗證29-31
• 2.4.1 結構抗震試驗方法29-30
• 2.4.2 固有頻率測試方法30
• 2.4.3 樣機固有頻率測試30-31
• 2.5 本章小結31-32
• 第三章 彈性閥瓣對密封的影響32-53
• 3.1 引言32
• 3.2 運行工況有限元模型建立32-34
• 3.2.1 接觸分析理論32-33
• 3.2.2 幾何模型簡化33
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分與驗證33-34
• 3.2.4 接觸、邊界設置34
• 3.3 回座沖擊工況有限元模型建立34-37
• 3.3.1 顯示動力學分析34-35
• 3.3.2 材料參數(shù)選取35
• 3.3.3 沖擊時間計算35-37
• 3.3.4 沖擊模型的建立37
• 3.4 有限元計算結果及分析37-49
• 3.4.1 彈性閥瓣工作原理分析37-40
• 3.4.2 彈性閥瓣與普通平面閥瓣比較分析40-43
• 3.4.3 不同彈性閥瓣(外徑不同)比較分析43-45
• 3.4.4 不同彈性閥瓣(彈性槽直徑不同)比較分析45-47
• 3.4.5 不同彈性閥瓣(密封面寬度)比較分析47-49
• 3.5 實驗驗證49-52
• 3.5.1 三維形貌儀49
• 3.5.2 安全閥試驗裝置49-50
• 3.5.3 表面形貌與塑性變形大小50-52
• 3.6 本章小結52-53
• 第四章 安全閥應力校核53-67
• 4.1 引言53
• 4.2 應力分類及校核方法53-55
• 4.2.1 應力分類53-54
• 4.2.2 極限分析與安定性分析54
• 4.2.3 應力強度限制54
• 4.2.4 主蒸汽安全閥分析設計準則54-55
• 4.3 有限元模型建立55-58
• 4.3.1 物理模型簡化55
• 4.3.2 材料參數(shù)選取55-57
• 4.3.3 網(wǎng)格劃分與邊界設定57
• 4.3.4 載荷與邊界57-58
• 4.4 有限元計算結果及分析58-66
• 4.4.1 溫度場計算結果58-59
• 4.4.2 設計工況分析校核59-61
• 4.4.3 運行工況分析校核61-64
• 4.4.4 地震工況分析校核64-66
• 4.5 本章小結66-67
• 第五章 總結與展望67-69
• 5.1 總結67
• 5.2 創(chuàng)新點67
• 5.3 展望67-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73-74
• 碩士期間科研成果74

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本文編號：1058736