空气中快堆堆芯单组件的非线性动力学响应分析

发布时间：2021-11-19 14:14

　　基于有限元理论,编制了快堆单根组件结构动力学计算软件,对在空气中单根燃料组件的动力学性能进行分析计算。计算的3种工况包括:单根燃料组件的自由振动分析、燃料组件与刚性壁面碰撞的动态响应分析及燃料组件在简谐激励作用下的动态响应分析。结果表明:所编制的计算软件的自由振动分析的结果与现有软件（ANSYS,FINAS）计算结果吻合较好;组件最大的碰撞力出现在首次碰撞时,凸台及管脚处的最大碰撞力随等效刚度的增大而增大;组件的位移和碰撞力响应呈现非对称性的周期性变化,激励幅值的增加会导致管脚处最大碰撞力及凸台处的平均碰撞力的增大。 

【文章来源】：四川轻化工大学学报(自然科学版). 2020,33(05)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

计算模型及计算工况示意图

在组件的自由振动分析计算中考虑组件的剪切效应，将组件的下部管脚与管座之间及组件的球座支撑处均模拟为简支约束，组件其余部分自由，模型见图1(b)。计算提取前3阶固有频率和模态，并将频率结果与AN-SYS以及文献[4]的结果(采用FINAS软件进行计算)进行对比(表2)，计算模态结果与ANSYS的对比如图2所示。从表2与图2所示的结果来看，本文软件的计算结果与文献[4]结果吻合较好;但第三阶频率而言，ANSYS和文献[4]的计算结果都与本文差距较为明显，因为本文软件采用的是考虑剪切系数修正梁形函数的建模方式，这与其他两种软件对组件剪切效应的处理方式不同。2 燃料组件与刚性墙壁的碰撞的建模与分析

图1(c)中，在组件上部凸台(即模型中的23关键点)处给定初始位移激励δ=8.7 cm，计算组件在自由释放后的振动响应及碰撞力。图3给出了凸台处的位移(dx)-时间(t)曲线，由图3可知，由于凸台处受到了单向约束，因此组件的振动主要发生在负向;由于阻尼的作用，组件的振动响应趋势呈周期性衰减规律;图3中下部灰色区域为碰撞区域。图4给出了凸台处的碰撞力(F)的计算结果，由图4可见，最大碰撞力出现在第一次碰撞时(时间为0.075 s)，此时最大碰撞力约为11k N，随后碰撞力呈现显著的衰减趋势，这也与凸台位移随时间的衰减规律一致。图4 组件上部凸台右端碰撞力响应

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]中国实验快堆堆芯单方向水平抗震分析研究[D]. 文静.中国原子能科学研究院 2006

硕士论文
[1]快堆堆芯抗震模型的研究[D]. 李海龙.中国原子能科学研究院 2006



本文编号：3505213