核电站安全壳振动台试验与数值分析

摘要

随着世界能源需求的增加和碳排放的限制，核电已成为世界各国发展的重点。而我国核电发电比重不足2％，与世界平均值15％相比，我国核电发展有很大的空间。
　　 核电站具有较高抗震安全度，但由于地震发生的随机性和结构的不确定性，核电站地震破坏导致放射性物质的外泄，造成严重的社会影响和经济损失，核电结构抗震技术仍然不能满足社会需求。本文以核电站安全壳为研究对象，通过振动台试验和数值模拟，研究核安全壳在地震作用下的受力机理和破坏过程，为提高核电站安全壳的抗震性能提供基础性资料。
　　 根据相似比理论，完成了核电试验安全壳试验配重、地震波的压缩等试验前期准备工作。在中国地震局工程力学研究所振动模拟实验室的振动台，基于1:15核安全壳模型，进行了在小震、中震和大震作用下结构振动台试验。得到关键位置的位移、加速度和应力等动力响应。随后，基于试验过程的动力响应数据，应用MATLAB语言工具进行了试验数据的分析，进行了试验数据时程和谱分析，为进行核安全壳抗震性能的研究提供了试验结果。
　　 基于试验安全壳实际尺寸、混凝土和钢丝的基本力学等参数，应用SAP2000有限元分析软件，建立了试验安全壳的有限元模型，数值模拟了各种振动台试验工况。从数值模拟角度，系统地考虑了实际配重和安全壳固定连接等因素的影响。并通过比较数值模拟和试验结果，验证数值模拟的正确性。
　　 本文上述工作围绕核电安全壳的抗震性能，应用理论分析、试验研究和数值模拟等研究方法，综合运用结构工程、地震工程、数值仿真等多个学科领域知识，从时程分析和谱分析角度，研究成果力图提高核电安全壳结构的抗震性能。