基于有限元理論,編制了快堆單根組件結構動力學計算軟件,對在空氣中單根燃料組件的動力學性能進行分析計算。計算的3種工況包括:單根燃料組件的自由振動分析、燃料組件與剛性壁面碰撞的動態(tài)響應分析及燃料組件在簡諧激勵作用下的動態(tài)響應分析。結果表明:所編制的計算軟件的自由振動分析的結果與現有軟件（ANSYS,FINAS）計算結果吻合較好;組件最大的碰撞力出現在首次碰撞時,凸臺及管腳處的最大碰撞力隨等效剛度的增大而增大;組件的位移和碰撞力響應呈現非對稱性的周期性變化,激勵幅值的增加會導致管腳處最大碰撞力及凸臺處的平均碰撞力的增大。 

【文章來源】：四川輕化工大學學報(自然科學版). 2020,33(05)

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

計算模型及計算工況示意圖

在組件的自由振動分析計算中考慮組件的剪切效應，將組件的下部管腳與管座之間及組件的球座支撐處均模擬為簡支約束，組件其余部分自由，模型見圖1(b)。計算提取前3階固有頻率和模態(tài)，并將頻率結果與AN-SYS以及文獻[4]的結果(采用FINAS軟件進行計算)進行對比(表2)，計算模態(tài)結果與ANSYS的對比如圖2所示。從表2與圖2所示的結果來看，本文軟件的計算結果與文獻[4]結果吻合較好;但第三階頻率而言，ANSYS和文獻[4]的計算結果都與本文差距較為明顯，因為本文軟件采用的是考慮剪切系數修正梁形函數的建模方式，這與其他兩種軟件對組件剪切效應的處理方式不同。2 燃料組件與剛性墻壁的碰撞的建模與分析

圖1(c)中，在組件上部凸臺(即模型中的23關鍵點)處給定初始位移激勵δ=8.7 cm，計算組件在自由釋放后的振動響應及碰撞力。圖3給出了凸臺處的位移(dx)-時間(t)曲線，由圖3可知，由于凸臺處受到了單向約束，因此組件的振動主要發(fā)生在負向;由于阻尼的作用，組件的振動響應趨勢呈周期性衰減規(guī)律;圖3中下部灰色區(qū)域為碰撞區(qū)域。圖4給出了凸臺處的碰撞力(F)的計算結果，由圖4可見，最大碰撞力出現在第一次碰撞時(時間為0.075 s)，此時最大碰撞力約為11k N，隨后碰撞力呈現顯著的衰減趨勢，這也與凸臺位移隨時間的衰減規(guī)律一致。圖4 組件上部凸臺右端碰撞力響應

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]中國實驗快堆堆芯單方向水平抗震分析研究[D]. 文靜.中國原子能科學研究院 2006

碩士論文
[1]快堆堆芯抗震模型的研究[D]. 李海龍.中國原子能科學研究院 2006



本文編號：3505213