某核安全壳振动台试验数值模拟研究

摘要

核安全壳作为核反应堆的最后—道屏障，具有十分重要的作用。我国是—个地震多发的国家，研究核安全壳的抗震性能具有重要意义。
　　 本文以几何缩比为1/15核安全壳钢筋混凝土模型振动台试验为背景，采用数值模拟的方法，对核安全壳在地震作用下的受力机理和动力响应进行研究。
　　 首先，基于相似理论推导试验模型的一致相似律，按照相似律要求设计几何缩比为1/15的安全壳试验模型。考虑振动台承载能力的限制，试验模型为不完全配重模型，模型的重力效应达到应有重力效应的84.7％。按正截面抗弯和斜截面抗剪能力等效的原则设计模型钢筋。
　　 其次，建立安全壳振动台试验模型的有限元模型，采用Subspace的方法对进行模态分析，分别计算其固有频率振周期和振型，总结模型各阶振型的振动特性和规律。
　　 最后，按照相似理论的要求对地震波进行时间轴压缩和峰值调整。通过对模型的时程分析，得出试验模型的在不同地震波下的位移，最大拉应力和底部剪力等动力响应数据。结果表明安全壳模型的薄弱部分为圆筒与底板的交接处。
　　 以上的工作为下—步的振动台试验提供参考意见和理论分析，对深入了解核安全壳的抗震性能提供基础数据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2模型试验的意义

1.3安全壳结构简介

1.4地震模拟振动台试验

1.5本文的主要研究工作

第2章 结构模型试验理论基础

2.1引言

2.2相似的概念与相似定理

2.2.1物理条件的相似

2.2.2相似定理

2.3方程分析法

2.4量纲分析法

2.5地震模拟试验中的相似理论与一致相似律

2.5.1地震模拟试验的相似模型及相似律

2.5.2一致相似律

2.6本章小结

第3章 安全壳振动台模型的设计与制作

3.1引言

3.2安全壳振动台模型的设计

3.2.1模型模拟对象及试验设备

3.2.2模型的设计与计算

3.3安全壳模型的制作

3.3.1微粒混凝土工程

3.3.2钢筋工程

3.3.3模板工程

3.4本章小结

第4章 试验模型的有限元数值模拟分析

4.1工程概况

4.2安全壳振动台模型的有限元模型

4.2.1 ANSYS简介

4.2.2钢筋混凝土的有限元模型

4.2.3安全壳振动台模型的有限元模型及其实现

4.3安全壳的模态分析

4.3.1基本理论

4.3.2模态分析

4.4本章小结

第5章 核安全壳试验模型的时程反应分析

5.1引言

5.2时程分析

5.2.1时程分析法

5.2.2时程分析基本理论

5.2.3阻尼计算

5.2.4地震波的选取

5.2.5地震波的调整

5.2.6按相似理论对相关物理量进行调整

5.3安全壳试验模型时程分析计算结果

5.3.1唐山波作用下计算结果

5.3.2天津波作用下计算结果

5.3.3人工波作用下计算结果

5.4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