核环吊缩尺模型抗震性能实验及仿真研究

摘要

核环吊，即核电站用环行起重机，是在核电站建造和运行阶段吊运核电站的蒸汽发生器、压力容器和堆内构件等重型部件的起重装备。三代核电站的核环吊额定起重量和自重均达数百吨，其在地震波及时的安全性已成为制约其性能的主要因素。故研究核环吊在地震作用下的瞬态响应机理及其抗震性能具有重大意义。 本文采用了缩尺模型抗震实验和有限元仿真分析的方法对核环吊进行了抗震性能分析。依据相似准则设计了1:16的核环吊缩尺模型，并在大连理工大学抗震研究所完成了模型抗震实验。基于ABAQUS通用有限元软件建立了核环吊缩尺模型有限元模型，采用有限元时程分析法研究了缩尺模型的动力响应，通过与实验结果对比，确定有限元模型中轮轨约束和关键参数的设置方法，其中重点提出了跳轨情况下轮轨约束的建立方法。本文的主要工作为： （1）根据相似准则设计了核环吊缩尺模型和模型的抗震性能分析实验； （2）完成核环吊缩尺模型实验，整理和分析了实验结果，得出了核环吊缩尺模型在地震作用下的一些动力响应规律及最危险工况； （3）建立了核环吊缩尺模型的有限元模型，提出了轮轨在不跳轨和跳轨两种情况下的约束设置方法，给出了瑞利阻尼、摩擦系数等关键参数的设置方法； （4）叙述了时程分析法的步骤和注意事项，采用有限元时程分析法对其进行了动力响应计算，通过与实验结果进行了对比，验证了时程分析法的准确性； （5）对核环吊原型进行了模态分析和动力时程分析，通过与缩尺模型实验结果的对比，检验了本文核环吊缩尺模型设计的正确性。 本文提出的抗震实验和仿真分析方法为今后的核环吊产品的抗震设计提供了借鉴和参考。

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