半悬臂式燃料元件在间隙限制约束下非线性振动的等效方法研究

半悬臂式燃料元件为上端固定、下端间隙限制的结构形式,该结构可节省使用和安装空间,具有在小型反应堆应用的潜力。相较于传统的两端固定结构,半悬臂式燃料元件下端呈现弱约束特性,在振动工况下存在碰撞接触非线性行为。针对间隙引起的非线性问题,采用弹支梁等效方法,将底端间隙配合等效为弹簧结构。本文将半悬臂式燃料元件的非线性振动过程通过单摆—悬臂梁模型进行等效,推导出半悬臂式燃料元件振动周期公式,结合弹支梁振动方程,可快速准确得到等效弹簧刚度,从而建立半悬臂式燃料元件在间隙限制约束下非线性振动的等效方法。通过半悬臂式燃料元件抗震分析,对本文方法与传统有限元方法进行对比,结果显示:该案例计算时间大幅度减少,本文计算方法所用时间仅为传统有限元方法的1/74;两种方法的结果表明:在关键部位的振动响应基本一致,初步验证了本方法可快速有效求解具有间隙约束的半悬臂式燃料元件振动问题,为小型反应堆提供了快速设计工具。

限制间隙条件下的点接触EHL特性分析

在经典的弹性流体动力润滑理论中,两接触体处于开放的空间中,其相对位置由施加的外载决定,即油膜压力的计算要满足载荷平衡条件。而当弹流润滑发生在限制空间中时,如滚动轴承中的润滑,接触体的相对位置受系统的约束,传统弹流理论并不能用于该工况下的润滑特性预测。本文对限制间隙条件下等温点接触弹流润滑问题进行了数值分析,研究了速度参数、材料参数和刚性间隙H00对油膜厚度和承载力影响。根据计算结果,回归出新的承载力以及膜厚计算公式。另外,对限制间隙条件下的润滑油膜特性进行了试验观察,将结果与数值分析进行了对比。

限制空间中的弹性流体动压润滑分析

在经典的弹性流体动力润滑理论分析中,油膜压力的计算要满足载荷平衡条件,而这一条件并不适用于发生在限制空间中的弹流润滑,当弹流润滑发生在限制间隙中,油膜的承载力会随工作参数的变化而变化。对限制间隙条件下等温线接触弹流润滑问题进行数值分析,研究油膜厚度及压力的变化规律。结果表明:在限制间隙等温线接触弹流润滑条件下,油膜厚度及压力随速度参数以及材料参数的增加而增加,而限制间隙增加时,膜厚增加,压力减小。根据数值分析结果,拟合出限制间隙条件下的膜厚计算公式,该公式有较小的计算误差。