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基于非线性方法的核级双层容器及支承结构热棘轮效应研究
1
作者
刘亚楠
莫亚飞
+1 位作者
高付海
李晓轩
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期431-440,共10页
核级双层容器承担一回路压力边界和一回路冷却剂“纵深防御”包容的双重安全功能,是高温反应堆本体常用的一种结构形式。然而内层容器在瞬态工况下温度变化剧烈,内外层容器之间导热性能差,内外温差大,热棘轮效应是可能的重要失效机制。...
核级双层容器承担一回路压力边界和一回路冷却剂“纵深防御”包容的双重安全功能,是高温反应堆本体常用的一种结构形式。然而内层容器在瞬态工况下温度变化剧烈,内外层容器之间导热性能差,内外温差大,热棘轮效应是可能的重要失效机制。本文通过建立核级双层容器及支承结构轴对称有限元模型,使用非线性方法分析其在热-机循环载荷作用下温度、应力和应变的响应,研究棘轮效应分布的规律和特征。结果表明:热棘轮效应显著,是该类容器的主要失效模式;热棘轮敏感区域分布具有多点式的特点,在内外层容器不同部位均有涉及;危险区域的塑性应变累积行为主要出现在循环温度载荷的降温阶段,应变增量随循环次数的增加逐步稳定。结论指出热棘轮效应是核级双层容器结构设计必须关注的重点问题,所建立的非线性分析方法是解决该问题的有效手段。本研究可为核级双层容器热棘轮分析以及一回路工况参数优化设计和应变监测测点布置提供重要方法指导。
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关键词
核级双层容器及支承结构
热棘轮
非线性方法
多点式分布
工况设计
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职称材料
三偏心蝶阀热棘轮效应的数值模拟
被引量：
1
2
作者
李树勋
张建正
+3 位作者
尹会全
康雯宇
张博浩
王宜雪
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期119-128,共10页
为了探讨热棘轮效应对三偏心金属硬密封蝶阀密封副热变形及密封性能的影响,先排除了蝶阀发生塑性垮塌失效、密封结构在数次常温与高温交变循环载荷作用下发生疲劳失效的可能性,然后通过ANSYS Workbench有限元分析软件对三偏心蝶阀进行...
为了探讨热棘轮效应对三偏心金属硬密封蝶阀密封副热变形及密封性能的影响,先排除了蝶阀发生塑性垮塌失效、密封结构在数次常温与高温交变循环载荷作用下发生疲劳失效的可能性,然后通过ANSYS Workbench有限元分析软件对三偏心蝶阀进行常温与高温交变循环载荷下的热棘轮效应研究,基于Chaboche非线性随动强化模型对三偏心蝶阀进行10次温度循环加载分析。结果表明:高温工况下阀座内环面与阀体外壁面的最大温差约为60℃,温度降低到常温后阀座的最大塑性应变随循环次数的增加出现渐增性塑性累积;10次温度循环后阀座的最大塑性应变为0.02116,阀座在温度循环载荷的作用下发生热棘轮效应;在第5次温度交变循环之后,阀座与密封圈的最大径向变形分别为0.2844 mm和0.2753 mm;阀座的最大径向变形大于密封圈的最大径向变形,阀座的残余变形导致密封面出现间隙,证明三偏心蝶阀出现密封失效现象是由于阀座发生热棘轮效应导致的。对阀体外壁面进行良好保温后,经有限元计算阀座未发生棘轮效应,可见对阀体进行良好保温是避免因阀座发生棘轮效应而出现密封失效的有效手段。该研究结果揭示了蝶阀在数次常温与高温交变循环载荷作用下出现密封失效的原因,并提出相应的防范措施。这对相同工况下的其他类型阀门和压力管道等设备避免发生热棘轮效应具有十分重要的指导意义。
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关键词
三偏心蝶阀
热棘轮
效应
Chaboche模型
循环载荷
密封
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职称材料
核安全一级主管道疲劳校核
被引量：
5
3
作者
王庆
房永刚
+2 位作者
初起宝
徐宇
李海龙
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第8期1428-1433,共6页
本文对某核电厂主管道疲劳及热棘轮进行了独立校核。校核采用基于RCC-M标准的ROCOCO软件,比较了RCC-M标准与ASME标准在核安全一级管道疲劳评价方面的差异。对比的主要方面包括疲劳设计的计算范围界定、一次加二次应力强度的计算方法、...
本文对某核电厂主管道疲劳及热棘轮进行了独立校核。校核采用基于RCC-M标准的ROCOCO软件,比较了RCC-M标准与ASME标准在核安全一级管道疲劳评价方面的差异。对比的主要方面包括疲劳设计的计算范围界定、一次加二次应力强度的计算方法、弹塑性修正系数的计算、动态载荷叠加方法等。通过对ROCOCO中与ASME标准不一致的算法进行修正,得到主管道冷段壁厚65 mm和55mm的疲劳使用系数和热棘轮设计裕量。结果表明:某核电厂主管道最小壁厚不能小于55 mm,55mm壁厚的热棘轮设计值达到许用值的95%。
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关键词
核安全一级管道
疲劳分析
热棘轮
ASME
RCC-M
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职称材料
题名
基于非线性方法的核级双层容器及支承结构热棘轮效应研究
1
作者
刘亚楠
莫亚飞
高付海
李晓轩
机构
中国原子能科学研究院
中国机械科学研究总院
出处
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期431-440,共10页
文摘
核级双层容器承担一回路压力边界和一回路冷却剂“纵深防御”包容的双重安全功能,是高温反应堆本体常用的一种结构形式。然而内层容器在瞬态工况下温度变化剧烈,内外层容器之间导热性能差,内外温差大,热棘轮效应是可能的重要失效机制。本文通过建立核级双层容器及支承结构轴对称有限元模型,使用非线性方法分析其在热-机循环载荷作用下温度、应力和应变的响应,研究棘轮效应分布的规律和特征。结果表明:热棘轮效应显著,是该类容器的主要失效模式;热棘轮敏感区域分布具有多点式的特点,在内外层容器不同部位均有涉及;危险区域的塑性应变累积行为主要出现在循环温度载荷的降温阶段,应变增量随循环次数的增加逐步稳定。结论指出热棘轮效应是核级双层容器结构设计必须关注的重点问题,所建立的非线性分析方法是解决该问题的有效手段。本研究可为核级双层容器热棘轮分析以及一回路工况参数优化设计和应变监测测点布置提供重要方法指导。
关键词
核级双层容器及支承结构
热棘轮
非线性方法
多点式分布
工况设计
Keywords
nuclear double walled vessel and its supporting structure
thermal ratchet
nonlinear method
multi-point distribution
operating condition design
分类号
TL35 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
三偏心蝶阀热棘轮效应的数值模拟
被引量：
1
2
作者
李树勋
张建正
尹会全
康雯宇
张博浩
王宜雪
机构
兰州理工大学石油化工学院
机械工业泵及特殊阀门工程研究中心
陕西蓝箭航天技术有限公司
出处
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期119-128,共10页
基金
甘肃省科技计划资助项目(22CX8GA125)
甘肃省教育厅“双一流”重点项目。
文摘
为了探讨热棘轮效应对三偏心金属硬密封蝶阀密封副热变形及密封性能的影响,先排除了蝶阀发生塑性垮塌失效、密封结构在数次常温与高温交变循环载荷作用下发生疲劳失效的可能性,然后通过ANSYS Workbench有限元分析软件对三偏心蝶阀进行常温与高温交变循环载荷下的热棘轮效应研究,基于Chaboche非线性随动强化模型对三偏心蝶阀进行10次温度循环加载分析。结果表明:高温工况下阀座内环面与阀体外壁面的最大温差约为60℃,温度降低到常温后阀座的最大塑性应变随循环次数的增加出现渐增性塑性累积;10次温度循环后阀座的最大塑性应变为0.02116,阀座在温度循环载荷的作用下发生热棘轮效应;在第5次温度交变循环之后,阀座与密封圈的最大径向变形分别为0.2844 mm和0.2753 mm;阀座的最大径向变形大于密封圈的最大径向变形,阀座的残余变形导致密封面出现间隙,证明三偏心蝶阀出现密封失效现象是由于阀座发生热棘轮效应导致的。对阀体外壁面进行良好保温后,经有限元计算阀座未发生棘轮效应,可见对阀体进行良好保温是避免因阀座发生棘轮效应而出现密封失效的有效手段。该研究结果揭示了蝶阀在数次常温与高温交变循环载荷作用下出现密封失效的原因,并提出相应的防范措施。这对相同工况下的其他类型阀门和压力管道等设备避免发生热棘轮效应具有十分重要的指导意义。
关键词
三偏心蝶阀
热棘轮
效应
Chaboche模型
循环载荷
密封
Keywords
triple eccentric butterfly valve
thermal ratcheting
Chaboche model
cyclic loading
sealing
分类号
TH134 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
核安全一级主管道疲劳校核
被引量：
5
3
作者
王庆
房永刚
初起宝
徐宇
李海龙
机构
环境保护部核与辐射安全中心
出处
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第8期1428-1433,共6页
文摘
本文对某核电厂主管道疲劳及热棘轮进行了独立校核。校核采用基于RCC-M标准的ROCOCO软件,比较了RCC-M标准与ASME标准在核安全一级管道疲劳评价方面的差异。对比的主要方面包括疲劳设计的计算范围界定、一次加二次应力强度的计算方法、弹塑性修正系数的计算、动态载荷叠加方法等。通过对ROCOCO中与ASME标准不一致的算法进行修正,得到主管道冷段壁厚65 mm和55mm的疲劳使用系数和热棘轮设计裕量。结果表明:某核电厂主管道最小壁厚不能小于55 mm,55mm壁厚的热棘轮设计值达到许用值的95%。
关键词
核安全一级管道
疲劳分析
热棘轮
ASME
RCC-M
Keywords
nuclear safety Class 1 pipe
fatigue analysis
thermal ratcheting
ASME
RCC-M
分类号
TL353 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于非线性方法的核级双层容器及支承结构热棘轮效应研究
刘亚楠
莫亚飞
高付海
李晓轩
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
三偏心蝶阀热棘轮效应的数值模拟
李树勋
张建正
尹会全
康雯宇
张博浩
王宜雪
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
核安全一级主管道疲劳校核
王庆
房永刚
初起宝
徐宇
李海龙
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
5
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职称材料
已选择
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条
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参考文献
引证文献
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