【摘要】：由于內(nèi)部缺陷、管道老化或遭遇地震等偶然事故工況影響，核電站中高溫、高壓條件下運(yùn)行的主蒸汽、主給水管道在長期服役過程中極有可能產(chǎn)生破裂，致使管道內(nèi)部高壓流體從破口處高速噴出。在巨大的噴射反力作用下，管道可能產(chǎn)生大范圍甩動從而對核電站造成嚴(yán)重破壞。因而需要設(shè)置防甩擊限制件對管道甩擊進(jìn)行防護(hù)。研究在噴射力作用下管道－限制件系統(tǒng)的受力和變形，對于管道防甩擊設(shè)計、保障核電站的安全具有重要意義。 以美法為代表的核電大國早在上世紀(jì)60年代起便對管道甩擊問題開展了大量的理論與試驗研究，其編制的管道甩擊分析軟件長期壟斷國內(nèi)外核電建設(shè)市場。當(dāng)前我國正在大力開展核電建設(shè)，為了降低對國外核電技術(shù)的依賴，近些年國內(nèi)越來越多的學(xué)者開始關(guān)注管道甩擊問題的研究。 計算機(jī)技術(shù)以及有限元理論的發(fā)展，為管道甩擊問題的研究提供了新的途徑。本文采用數(shù)值模擬的方法對管道－限制件系統(tǒng)的甩擊過程開展了一系列研究，在此基礎(chǔ)上完善了管道甩擊簡化分析方法以便于實際工程應(yīng)用。主要研究內(nèi)容如下： （1）基于ABAQUS有限元分析軟件建立了管道－限制件系統(tǒng)有限元模型，通過與日本原子能研究中心進(jìn)行的管道甩擊試驗進(jìn)行對比，驗證了有限元模型的可靠性。 （2）對環(huán)向斷裂工況下管道－限制件系統(tǒng)甩擊過程進(jìn)行數(shù)值模擬，研究并建立簡化計算模型。總結(jié)了動力學(xué)法、能量平衡法和力矩平衡法三種環(huán)向斷裂下管道甩擊簡化分析方法，并通過算例分析對這三種簡化算法進(jìn)行橫向?qū)Ρ取?（3）基于懸臂梁模型對限制件的布置位置、限制件與管道間的初始間隙以及限制件與管道間摩擦作用對管道－限制件系統(tǒng)甩擊過程中受力與變形的影響進(jìn)行分析，并對實際工程中防甩擊限制件的優(yōu)化布置提出建議。 （4）對縱向破裂工況下管道－限制件系統(tǒng)甩擊過程進(jìn)行數(shù)值模擬，建立了三類適用于不同情況的簡化計算模型。基于能量平衡原理推導(dǎo)了縱向破裂下管道－限制件系統(tǒng)甩擊過程的簡化分析方法。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM623
【圖文】：

圖 1-1 某核電機(jī)組主蒸汽管道 圖 1-2 某核電機(jī)組主給水管道1.2.2 管道破裂位置與破裂類型基于相關(guān)的研究成果，美國ANSI/ANS-58.2標(biāo)準(zhǔn)基于管道的整體應(yīng)力水平，結(jié)合實際工程經(jīng)驗，從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)強(qiáng)度理論的角度給出了判定管道最易破裂位置和破口類型的方法。圖1-3為主蒸汽管道假想破裂位置示意圖。一般認(rèn)為在以下區(qū)域管道可能發(fā)生假想破裂[5]：（1）管道系統(tǒng)的端部；（2）管道彎頭、三通、漸縮管、法蘭和非標(biāo)準(zhǔn)接頭等管道接頭處、焊接附件和閥門處；（3）包括持續(xù)載荷、偶然載荷和熱膨脹在內(nèi)的極端工況以及正常工況下計算的最大應(yīng)力集中區(qū)域；對于高能管道，在每個假想破裂位置處均需假設(shè)其可能發(fā)生環(huán)向斷裂或縱向破裂兩種破裂類型[1,2,7]，但這兩種破裂并非同時發(fā)生。環(huán)向斷裂的裂縫方向與管道軸線垂直，假定環(huán)向斷裂下管道完全斷開,如圖1-3（a）所示�？v向破裂

圖 1-1 某核電機(jī)組主蒸汽管道 圖 1-2 某核電機(jī)組主給水管道1.2.2 管道破裂位置與破裂類型基于相關(guān)的研究成果，美國ANSI/ANS-58.2標(biāo)準(zhǔn)基于管道的整體應(yīng)力水平，結(jié)合實際工程經(jīng)驗，從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)強(qiáng)度理論的角度給出了判定管道最易破裂位置和破口類型的方法。圖1-3為主蒸汽管道假想破裂位置示意圖。一般認(rèn)為在以下區(qū)域管道可能發(fā)生假想破裂[5]：（1）管道系統(tǒng)的端部；（2）管道彎頭、三通、漸縮管、法蘭和非標(biāo)準(zhǔn)接頭等管道接頭處、焊接附件和閥門處；（3）包括持續(xù)載荷、偶然載荷和熱膨脹在內(nèi)的極端工況以及正常工況下計算的最大應(yīng)力集中區(qū)域；對于高能管道，在每個假想破裂位置處均需假設(shè)其可能發(fā)生環(huán)向斷裂或縱向破裂兩種破裂類型[1,2,7]，但這兩種破裂并非同時發(fā)生。環(huán)向斷裂的裂縫方向與管道軸線垂直，假定環(huán)向斷裂下管道完全斷開,如圖1-3（a）所示�？v向破裂

基于相關(guān)的研究成果，美國ANSI/ANS-58.2標(biāo)準(zhǔn)基于管道的整體應(yīng)力水平，結(jié)合實際工程經(jīng)驗，從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)強(qiáng)度理論的角度給出了判定管道最易破裂位置和破口類型的方法。圖1-3為主蒸汽管道假想破裂位置示意圖。一般認(rèn)為在以下區(qū)域管道可能發(fā)生假想破裂[5]：（1）管道系統(tǒng)的端部；（2）管道彎頭、三通、漸縮管、法蘭和非標(biāo)準(zhǔn)接頭等管道接頭處、焊接附件和閥門處；（3）包括持續(xù)載荷、偶然載荷和熱膨脹在內(nèi)的極端工況以及正常工況下計算的最大應(yīng)力集中區(qū)域；對于高能管道，在每個假想破裂位置處均需假設(shè)其可能發(fā)生環(huán)向斷裂或縱向破裂兩種破裂類型[1,2,7]，但這兩種破裂并非同時發(fā)生。環(huán)向斷裂的裂縫方向與管道軸線垂直，假定環(huán)向斷裂下管道完全斷開,如圖1-3（a）所示�？v向破裂的裂縫沿管道軸向發(fā)展，縱向破裂下管道產(chǎn)生破口但并沒有完全斷開，如圖1-3（b）所示。除非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、管道限制件或管道自身剛度能限制管道在噴射力作用下的運(yùn)動，否則應(yīng)假設(shè)管道沿噴射反力的方向運(yùn)動。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 彭雪平;周玉;;核電站常規(guī)島防甩裝置動力荷載分析[J];廣東土木與建筑;2010年09期

2 王春霖;佘靖策;褚金華;;基于LS-DYNA的主蒸汽管道甩動仿真分析[J];核動力工程;2011年S1期

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本文編號：2744902