核级阀门强度计算方法的比较分析

摘要

目前，核级阀门强度计算方法有好几种，主要包括有限元数值方法、ASME规范中的公式法、RCC-M规范中的公式法，而ASME规范和RCC-M规范对不同核安全等级的公式方法略有差异，国内在建及运行中的核电站是按照不同的规范设计和建造的，使用的核级阀门也是按照不同的规范设计、制造、验收，由此可以看出我国现行核级阀门强度计算遵循的规范不统一。中国正在开发具有自主知识产权的核电站，核级设备的国产化是必然趋势，所以对于核级阀门来说，一个完整的核级阀门设计、评价的规范是必不可少的。
　　本文以一个核二级针形截止阀为例，通过Pro/E搭建其三维简化模型，导入有限元分析软件ANSYS中进行前处理工作，对三维模型分块，定义材料及接触关系，划分网格，施加载荷，进行有限元分析，完成阀门的强度校核计算;之后使用法国RCC-M规范中的公式法，确定阀门最小壁厚，通过提供的公式及设计参数，计算出关注部位的应力值，完成阀门的强度校核计算。根据计算过程及得到的结果对这两种方法进行比较。还通过核一级阀门和核二级阀门的强度校核计算，比较了RCC-M规范中的方法和美国的ASME规范中的方法。通过上述的比较分析，找出了几种方法各自的特点，为中国核级阀门的设计和设计规范的制定提供一定的参考。
　　通过比较可知，有限元分析法工作量相对较大，结果的精度受到建模过程及网格划分过程的影响，但可以得到整个阀门的应力分布情况;美国的ASME规范和法国的RCC-M规范规定的方法大体过程是一样的，但在具体的一些公式及数据上存在差别，计算过程相对而言比较简单，计算结果只取决于几个公式及数据，得到的只是阀门上关注部位的强度情况。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 研究现状

1．2．1 有限元软件ANSYS在核级阀门强度分析中的应用

1．2．2 核级阀门强度计算的要求及规范中的计算方法

1．3 本课题研究内容

第2章 核级阀门强度的有限元分析

2．1 三维模型的建立

2．1．1 模型的简化

2．1．2 几何模型的建立

2．1．3 材料及接触类型的定义

2．2 网格划分

2．2．1 模型的分块

2．2．2 网格划分方法

2．3 有限元分析

2．3．1 载荷的施加

2．3．2 应力评定路径的选取

2．3．3 阀门的应力评定

2．4 本章小结

第3章 RCC-M规范中阀门强度分析方法

3．1 最小壁厚的确定

3．2 正常工况下的应力评定

3．2．1 总体一次薄膜应力的评定

3．2．2 一次薄膜应力与弯曲应力之和的评定

3．3 异常、紧急、事故工况下的应力评定

3．3．1 异常工况下的应力评定

3．3．2 紧急工况下的应力评定

3．3．3 事故工况下的应力评定

3．4 RCC-M规范中方法与有限元分析方法的比较分析

3．5 本章小结

第4章 规范中几种核级阀门强度计算方法的比较分析

4．1 ASME与RCC-M中核一级阀门强度计算方法的比较分析

4．1．1 最小壁厚的确定方法

4．1．2 应力评定方法

4．2 ASME与RCC-M中核二级阀门强度计算方法的比较分析

4．3 规范中核一级与二级阀门强度计算方法的比较分析

4．3．1 ASME中核一级与二级阀门强度计算方法的比较分析

4．3．2 RCC-M中核一级与二级阀门强度计算方法的比较分析

4．4 规范中几种核级阀门强度计算方法比较分析的总结

4．5 对中国核级阀门规范的建议

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢