基于权函数法的核主泵飞轮应力强度因子研究

采用权函数法确定了含裂纹飞轮在离心力和接触压力作用下的应力强度因子,计算了在同步转速工况下裂纹尖端应力强度因子的值,并与解析法和有限元法计算结果进行了对比。结果表明:权函数法与解析法的误差在3%以内,与有限元法的误差在1%以内,验证了权函数法计算应力强度因子的准确性高;在结构不变的情况下,权函数法可以快速求解不同载荷条件、不同长度裂纹的应力强度因子。通过控制变量法研究了不同参数对应力强度因子的影响,结果表明,飞轮裂纹尖端总应力强度因子随着裂纹尺寸、旋转转速、飞轮尺寸外径与内径比值的增大而增大。

核主泵飞轮多环套装重金属结构设计研究

多环套装重金属结构设计是一种有效提高核主泵飞轮转动惯量的结构设计方法之一,为保证其在严苛工作条件下的结构强度安全,采用有限元法,在考虑过盈配合预应力以及离心力的基础上,首次对高温工作环境下的核主泵多环套装重金属钨合金飞轮进行稳态热应力分析,探讨工作环境温度因素对核主泵飞轮结构设计的影响。通过建立由内轮毂、中间层重金属钨合金以及外保持环三层结构组成的核主泵飞轮结构有限元模型,研究其在高温工作环境下的结构热应力;此外将整体式与分块式钨合金层结构飞轮进行比较,研究两种结构形式下的热应力特性;为寻求钨合金层分块设计的最佳分块数,研究了不同分块数下的核主泵飞轮结构热应力。研究表明,在高温工作条件下,核主泵飞轮中间钨合金层会产生很大的热应力,通过钨合金层的分块设计以及采用合适的钨合金分块数可以有效降低这种热应力。