“板壳力学”课程教学手段与方法探索

作者在“板壳力学”领域从事多年的教学实或，研究与之相关的教学手段和教学方法。本文探索促进教师和学生的双向沟通、调动学生学习积极性、活跃课堂气氛、提高学习兴趣、形象化教学以及理论结合工程实际，提出自己的思路和建议。

双钩波形板气水分离特性的试验研究

为研究双钩波形板的气水分离特性,在高入口湿度和高雷诺数条件下进行了冷态试验,并对疏水进行分区段计量,试验结果表明:(1)双钩波形板的出口湿度随着入口湿度和雷诺数的增加而增长,考察双钩波形板的分离性能应重点关注它们在高入口湿度以及高雷诺数状态下变化情况;(2)在高雷诺数的状态下,第二区段疏水量的占比呈现聚集的趋势,最大值小于45%,因此有必要提高第二区段的疏水量占比;第三区段在高雷诺数及高入口湿度时起到了重要作用,结构的优化应增强该区段波节的液滴捕集能力;第四区段的疏水量占比在高雷诺数下呈快速增长的状态,取消该区段的波节对分离性能不利。

核电厂二回路管道FAC壁厚减薄强度评定方法

FAC造成二回路管道的壁厚减薄,致使管道的强度降低,当管道减薄到一定程度时,管道会发生破裂,容易引起严重的安全事故。本文针对管道FAC壁厚减薄问题,建立了完整的分析评定路线。重点介绍以API579指导实现的壁厚减薄Level 3评定方法:利用有限元软件ANSYS的APDL参数化建模功能,建立了直管、弯头、大小头的参数化模型,该方法可方便定义管道的几何参数和材料参数、管端载荷和约束,通过直接调用在役检测的壁厚检测数据,自动建立管道的FAC壁厚减薄的真实壁厚模型。并利用极限载荷法评定壁厚减薄管道的强度,实现了API579壁厚减薄体积型缺陷的Level 3评定。

核级管道不锈钢316LN的低周疲劳特性研究

在室温下,对核级管道不锈钢材料316LN试样进行了不同应变幅的低周疲劳试验研究,得到了316LN试样的循环应力-应变响应特征及低周疲劳寿命曲线。基于疲劳过程中、不同应变幅水平下,循环应力-应变迟滞回线的试验结果,分析了应力峰值、谷值和循环弹性模量随疲劳循环数的变化规律,研究了316LN试样的疲劳特性和疲劳寿命曲线特征,并与ASME疲劳设计曲线进行了对比。试验结果表明,试样初始循环表现出循环硬化,随后表现出循环软化直至失效;初始前10%疲劳寿命期内循环弹性模量缓慢下降,然后几乎保持不变,在达到80%~90%寿命后开始下降;Basquin和Manson-Coffin公式可以很好地描述0.2%~0.7%应变幅范围内的应变-疲劳寿命曲线。

690合金U形传热管弯管残余应力数值模拟

研究了690合金U形传热管弯制成型以及成型后的消应力过程。通过ANSYS有限元软件进行了数值模拟,获得了弯管区的残余应力。根据分析结果,掌握了U形管残余应力分布的基本规律,从理论分析、数值模拟和试验测试3个方面进行了相互验证,为预测传热管上应力薄弱部位提供了参考。

一种确定管道应力计算模型边界的新方法

文章提出了一种管道应力计算模型边界确定的新方法即三向线位移约束两次即可作为计算边界。对采用这种新方法计算的管道示例的应力比值变化进行了对比,结果显示其计算误差满足工程计算的要求。此方法为管道应力计算模型边界的确定及计算规模的简化提供了一种新思路。

模态分析在管道应力模型校核中的应用

文章介绍了将模态分析应用于管道应力计算模型校核的一种新方法。通过对示例管道模型的校核结果表明模态分析可校核出管道应力模型的错误,保证了管道应力分析结果的准确性。

B31J规范在管道应力分析中的应用

对于弯头及三通等管道应力薄弱部件,ASME B31.3规范附录D中给列的应力增大系数(i)和柔性系数(k)存在一定的局限性,只有在没有更加适用的数据时才采用。文章运用B31J规范对应力增大系数(i)和柔性系数(k)进行修正,并将修正前后的应力计算结果进行比较后表明采用B31J规范修正后的管道系统应力分析结果更加真实准确,而且还能降低工程造价。

某核级管道积气对小支管BOSS头焊缝影响分析

某电厂核级管道小支管BOSS头焊缝在大修试验期间发现贯穿性缺陷,有水流喷出。经排查失效原因为管道内有积气,启泵后引发流体振荡导致焊缝疲劳开裂。为评价管道积气量对BOSS头焊缝影响,通过管道热流体系统仿真软件计算离心泵启动瞬间主管道在不同积气量下BOSS头焊缝附近的压力和流速时间变化历程,并采用有限元法分析该载荷下焊缝处的应力状态。结果表明,主管道积气量小于30 L时,该BOSS头焊缝处的应力水平低于材料的疲劳持久限值,焊缝不会发生因流体振荡导致的疲劳失效。

基于声-固耦合算法考虑液体晃动的日用油箱的抗震分析

为了分析核电厂日用油箱在承受地震载荷时液体晃动对支座、支座螺栓的结构强度影响,本文基于声—固耦合算法,建立了日用油箱在空罐、30%液位、50%液位、80%液位、100%液位的有限元模型,采用ANSYS软件对各模型进行模态分析,输入SSE工况地震反应谱,采用谱分析法进行抗震计算。分析结果表明:模态分析各模型的一阶频率分别为28.36Hz、27.99Hz、26.06Hz、22.03Hz、18.32Hz,流体的附加质量效应大幅度降低了结构的固有频率值,下降幅度高达35.3%;谱分析SSE工况50%液位模型支座的应力最大,承受地震载荷时液位高度对支座应力的影响并不是线性的,其与结构的一阶频率、地震谱最大加速度对应频率区段有关。最后,按RCC-M评定准则对支座及支座螺栓进行了评定,其应力满足标准限值要求。

核电厂应急疏水阀卡涩故障分析及处理

针对某核电站在功率运行期间加热器疏水系统高加和底加疏水箱应急气动疏水阀多次出现卡涩故障,通过工况下的有限元分析,找到阀门发生卡涩故障的直接原因和根本原因,并针对阀门卡涩原因提出处理方案,解决该型阀门卡涩故障,提高阀门运行可靠性。

高温高压条件下新型热电偶密封结构分析与研究

常用的高温高压热电偶是采用护套的安装方式,护套很厚使得温度测量的响应速度以及准确度大大降低。文章提出了一种新型的适用于高温高压管道的自紧式热电偶密封结构,该结构不需要使用保护护套,热电偶可直接与管道内介质接触,提高响应速度,减小测量误差。为验证该结构设计的合理性,通过有限元法对该结构进行了密封性和热应力的分析,计算结果表明该结构最少能够满足15MPa,350℃条件下使用的要求且不会发生密封螺纹的咬死问题。同时,对该结构试件进行了冷态以及热态验证试验。试验结果表明,该结构能够承受70MPa的冷态静压以及满足15MPa,344℃的运行环境要求。

蒸汽发生器传热管堵头有效性分析

蒸汽发生器传热管是核电厂—回路压力边界的薄弱环节,传热管的完整性直接影响到整个一次侧的安全。当传热管出现裂纹、腐蚀或磨损等缺陷时,在评定确认可能会发生一次侧流体进入二次侧情况下,需要对传热管进行堵管。利用有限元法对某蒸汽发生器传热管的滚压堵头进行分析评定,模拟计算在堵管时以及堵管后堵头、传热管接触力情况,通过计算及分析确认堵头在极限运行工况的有效性,计算显示此堵头满足强度要求。

稳压器波动管疲劳状态分析及对策

为建立热分层以及运行环境对稳压器波动管(简称“波动管”)疲劳影响的分析方法和流程,通过数值模拟、热分层载荷分析、环境影响系数分析计算,对波动管疲劳状态进行分析预测。研究结果表明,受热分层和运行环境的影响,波动管在寿期末累积疲劳使用系数(CUF)接近于1.0,因此需加装在线疲劳监测系统,对波动管的疲劳状态进行实时监测,避免突发断裂。

瞬态监督和处理方法在核电厂运行许可证延续中的应用

核电厂延续运行前,由于缺乏瞬态监督管理对核电厂延续寿命影响的具体认知,相关瞬态监督和控制仅限于设计寿期范围内,没有涉及到延续运行。这导致核电厂在运行前期没有针对性地管理瓶颈瞬态的消耗,从而减少了核电厂实际可达的寿命长度;或者相关瞬态数据收集不够详细,不足以支撑更细致的疲劳分析,在延续运行评估时只能采取更多的包络处理,难以实现更长的评估寿命。本文针对上述此问题,通过汲取秦山核电厂延续运行研究中瞬态相关经验,从日常运行监督和专项延续评估两个方面,对核电厂延续运行瞬态监督和数据处理进行研究,形成了适用于核电厂延续运行的瞬态管理技术方法,可有效指导后续核电机组开展延续运行工作。