高温气冷堆舱室抗商用飞机撞击的耦合数值分析

发布时间：2021-04-02 14:59

　　本文建立了大型商用飞机撞击典型高温气冷堆核电站反应堆舱室的非线性有限元模型,计算中混凝土舱室直接采用工程用钢筋混凝土的损伤塑性本构模型,飞机结构采用Johnson-Cook本构模型。对飞机高速撞击高温气冷堆核电站反应堆舱室非线性撞击过程进行模拟计算,得出正面和侧面撞击条件下的撞击载荷曲线、撞击位移云图、反应堆舱室混凝土破坏情况等结果。评估表明,反应堆舱室结构在撞击条件下的整体损伤微小,可为保护内部关键设备提供重要的屏障功能。 

【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

侧面撞击过程

1.2 反应堆舱室模型反应堆舱室和部分钢筋模型如图1所示。典型高温气冷堆反应堆混凝土舱室总体高为42 m,从屏蔽角度考虑,反应堆舱室(圆柱型)混凝土厚可达2.4 m,蒸汽发生器舱室(长方体型)混凝土厚1.5 m。左右两个反应堆舱室中间有楼板连接。计算中主要考虑反应堆舱室遭受飞机撞击的破坏情况,故进行了保守简化,只考虑了1个反应堆舱室与蒸汽发生器舱室。假设反应堆舱室由直径为28 mm、间距为100 mm的钢筋网与直径为28 mm、间距为100 mm的拉筋加强,并假设有3层钢筋网和2层拉筋;长方体型蒸汽发生器舱室有2层钢筋网和1层拉筋。竖向钢筋网用壳单元等效建模,拉筋采用桁架单元建模。需要说明的是,计算模型中采用的钢筋层壳截面是ABAQUS中专门定义的一种截面,该截面定义了钢筋网的参数,包含单根钢筋的截面积、形状、钢筋之间的距离、横向和竖向钢筋之间的交角。该钢筋层壳单元包含了钢筋的细节信息,可较真实地反映钢筋细节。最终的钢筋网和拉筋如图1所示。钢筋网与拉筋均采用嵌入式约束与混凝土连接,移动自由度以插值形式约束在混凝土单元上,转动自由度不受限制。

通过仿真计算,能完整地描述商用大型飞机撞击典型高温气冷堆的全过程。以正面撞击工况为例,撞击过程如图2所示。由图2可见:在0.1 s时飞机头部撞击到反应堆舱室并被压屈变形破坏,但机身和机翼并未发生明显的变形;在0.2 s时,飞机引擎已与反应堆舱室有了碰撞摩擦,且反应堆舱室的弧度使得引擎发生偏转,机身大部分压屈变形,机翼也产生了较大的变形;在0.3 s时,飞机尾翼也开始与反应堆舱室有了一定碰撞,机翼在惯性作用下继续往前飞行;在0.4 s时,可看出整个飞机已严重变形损毁。侧面撞击过程如图3所示。图3 侧面撞击过程

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3115470