基于PepS的高温核一级管道蠕变疲劳分析方法研究

发布时间：2022-01-23 02:11

　　钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel,TMSR-LF1）回路管道最高运行温度达650℃,高温服役下的管道蠕变-疲劳损伤分析及评定至关重要。目前仅ASME-BPVC-III-5-HBB规范中有适用于高温核一级管道的蠕变-疲劳损伤暂行评定方法,但该方法对于复杂管道系统使用起来过于繁琐。本文旨在使用管道分析软件PepS软件实现高温核一级复杂管系的分析与结构完整性评估。首先结合管道结构在多种载荷组合作用下的截面应力状态解析解,进行管道截面应力分析及应力线性化,并将结果与有限元数值解进行对比分析,两者的误差结果基本一致。随后,利用PepS软件对TMSR-LF1回路管道进行了力学分析和结构完整性评估,结其蠕变疲劳损伤结果位于包络线以内,满足蠕变疲劳极限的要求。该研究将管道分析软件与ASME评定规范进行了有效衔接,明确了评定方法,实现了高温核一级复杂管系的蠕变疲劳评估。 

【文章来源】：核技术. 2020,43(03)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

管道应力强度分布

图2 管道应力强度分布管道截面的应力线性化需要使路径穿过管道整个截面，但使用实体单元进行有限元分析无法提供通过空白处的应力分类及线性化结果，因此仅对比使用ANSYS和PepS软件分析结果提取截面载荷计算出的管道截面应力线性化结果。基于上述计算结果，选取一条路径沿厚度方向通过整个管道截面并通过截面上应力最大点处，根据式（6)～(9）进行应力线性化，结果如表2所示。结果表明：薄膜应力与弯曲应力基本一致，但峰值应力略大。

管道截面的应力线性化需要使路径穿过管道整个截面，但使用实体单元进行有限元分析无法提供通过空白处的应力分类及线性化结果，因此仅对比使用ANSYS和PepS软件分析结果提取截面载荷计算出的管道截面应力线性化结果。基于上述计算结果，选取一条路径沿厚度方向通过整个管道截面并通过截面上应力最大点处，根据式（6)～(9）进行应力线性化，结果如表2所示。结果表明：薄膜应力与弯曲应力基本一致，但峰值应力略大。由上述计算和误差分析结果可知，现有的分析结果和应力分类线性化结果吻合较好。虽然PepS的结果中峰值应力的最大值偏大，更为保守，但对于大规模的复杂管道分析来说，采用该方法进行可大大减少计算时间，具有一定的实用性和可操作性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的高温熔盐泵应力分析与结构优化[J]. 樊辉青,林良程,蔡茂源,黄超超,张小春,傅远.  核技术. 2019(09)
[2]核安全一级高温管道系统结构分析与安全评估方法研究[J]. 张小春,龚玮.  核动力工程. 2019(03)
[3]基于损伤力学的TMSR-LF1堆容器接管非弹性蠕变损伤分析[J]. 王晓艳,王晓,张小春,朱世峰.  核技术. 2019(01)
[4]钍基熔盐堆回路管道蠕变疲劳分析和评定研究[J]. 卢喜丰,王新军,艾红雷,吕勇波,何风.  核动力工程. 2017(01)
[5]钍基熔盐堆核能系统[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰.  物理. 2016(09)
[6]钍基熔盐堆回路管道系统应力分析与评定[J]. 龚玮,张小春,王晓,傅远.  核动力工程. 2015(05)

博士论文
[1]熔盐环境对GH3535合金高温He行为影响的研究[D]. 雷冠虹.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2019
[2]UNS N10003合金高温蠕变理论模型与数值模拟研究及应用[D]. 王晓艳.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2018



本文编号：3603380