考虑不确定性的堆内构件压紧弹簧可靠性仿真分析方法

针对高可靠性要求的堆内构件压紧弹簧,在考虑不确定性的条件、基于有限元方法开展可靠性仿真分析。根据工程实例和定性分析,确定脆性断裂为主要失效模式。首先建立压紧弹簧确定性分析模型,进行静力分析,获取典型工况下最大应力结果。在确定性分析模型基础上,构建压紧弹簧应力-强度干涉模型。考虑参数分散性,完成尺寸和强度不确定性参数建模及抽样。进一步考虑建模过程的简化影响,引入模型不确定性参数并完成参数建模及抽样。采用蒙特卡洛方法进行仿真计算,获取可靠度指标置信区间,利用响应面法分析参数可靠性灵敏度。可靠性仿真分析为堆内构件压紧弹簧设计改进优化提供参考,研究方法也可以应用于堆内构件中其他零部件的分析。

燃料组件变刚度板弹簧压紧力分析模型研究

为开展压水堆燃料组件变刚度板弹簧的压紧力分析,本文在分析了传统板弹簧加卸载过程的基础上,综合考虑温度变化、辐照生长和辐照松弛等影响因素,进一步分析了变刚度板弹簧在不同加卸载过程中的压紧力变化,给出了变刚度板弹簧的全过程载荷-变形曲线。分析结果表明:燃料组件辐照生长增加了变刚度板弹簧的变形,但不改变加卸载刚度曲线;变刚度板弹簧的辐照松弛过程可分解为2组板弹簧的并联,并分开考虑其辐照松弛量,刚度曲线特性保持不变;当燃料组件辐照生长量大于板弹簧辐照松弛量时,板弹簧的塑性变形将增加。

考虑应力松弛和辐照影响的堆内构件压紧弹簧疲劳可靠性评估方法

针对反应堆堆内构件压紧弹簧疲劳失效模式,在考虑应力松弛和辐照影响的条件下基于仿真方法开展可靠性评估。首先结合疲劳模型和平均应力松弛Landgraf模型,考虑辐照对疲劳参数的影响,构建了压紧弹簧疲劳寿命模型。在压紧弹簧疲劳寿命模型基础上,根据广义应力-强度干涉模型定义压紧弹簧可靠度并开展灵敏度分析。以非能动压水堆AP1000压紧弹簧为例进行案例分析,在95%置信度水平下,分别计算了可靠度为95%和50%时对应的疲劳寿命。结果表明,若不考虑应力松弛,压紧弹簧总疲劳寿命下降88.3%;从经济性角度考虑寿命预测结果较为保守。通过灵敏度分析发现对可靠度影响较大的设计变量是弹性模量和疲劳强度系数,在一定可靠度下可以通过调整设计变量对压紧弹簧的疲劳可靠性评估进行优化。

燃料组件压紧板弹簧的刚度分析模型研究

压水堆燃料组件板弹簧系统一般由3~5片板弹簧叶片组成。对板弹簧系统的刚度分析,目前基本均采用商业有限元软件进行分析评价。但主流商业有限元软件的优化设计能力薄弱,在研发设计中常常不能指导筛选出性能更加优良的设计产品。从理论分析角度建立板弹簧的刚度分析模型,采用所建立的理论分析模型,给出影响板弹簧刚度的3个主要因素：叶片厚度、宽度以及板弹簧高度,并对各因素如何影响板弹簧刚度进行分析。