某核一级气动截止阀模态优化及效果分析

摘要

核电站（NPP）是利用核裂变或核聚变释放巨大的能量来加热水产生蒸汽，蒸汽通过管道进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，最终产生并输出电能的发电场所。核电站中存在大量的各种设备，而核反应堆的核岛安全则是核电站安全运行的重要保障，核一级气动截止阀是核岛内不可或缺的一种基础设备。 地震释放的大量能量以地震波的形式传递，能够引起地面运动，这种地面振动会对系统结构及结构内部设备造成严重的破坏。当地面运动传递到核一级气动截止阀结构上时，位移、速度和加速度会被放大，因此可能会导致设备结构产生的应力和应变超过许可的范围，最终导致其失去应有的工作性能，产生严重的安全生产事故问题。 本文通过利用ANSYS Workbench有限元分析软件对某核一级气动截止阀进行模态分析，得到其基频为21.8047Hz，低于地震波的频率范围最大值33Hz，在地震时可能发生共振，影响其正常工作。通过分析给出对核一级气动截止阀进行模态优化的方法，通过对比不同优化方法的效果，选定一种提高阀门基频的优化方法，在阀盖下端添加固定约束。 通过对选用的核一级气动截止阀进行谐响应分析，得到只有沿垂直管道的水平方向入的地震波才可能使该阀门发生共振，而且引起共振的频率是22Hz，利用《建筑设计规范》设计出相应的人工地震反应谱，通过MATLAB编程得到功率谱曲线图，功率谱曲线图反映出所设计的人工地震反应谱能够用于对该设备进行响应谱分析。利用设计的人工地震反应谱对核一级气动截止阀进行响应谱分析，通过对比优化前后的结果可知所选取的优化方法对核一级气动截止阀的优化效果十分明显。本文的研究对小口径的核一级气动截止阀的模态优化提供指导经验，具有良好的实际意义。

目录

声明

第1章 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

1.4本章小结

第2章 核一级气动截止阀的模态分析

2.1有限元分析

2.2模态分析理论

2.3模态分析过程

第3章 核一级气动截止阀谐响应分析

3.1谐响应分析理论

3.2谐响应分析数学模型

3.3核一级气动截止阀谐响应分析

3.4 本章小结

第4章 核一级气动截止阀响应谱分析

4.1系统结构抗震分析方法的发展

4.2设计人工地震反应谱

4.3核一级气动截止阀响应谱分析

4.4 本章小结

结论和展望

结论

展望

参考文献

致谢