筒体接管的力学分析.pdfVIP

第52卷第2期 锻压装备与制造技术 2017年4月 V01．52No．2 CHINAMETALFORMINGEQUIPMENT＆MANUFACTURlNGTECHNOLOGY Apr．2017 筒体接管的力学分析 宿昊，唐兴龄 (中国核电工程有限公司，北京100840) 摘要：在压水堆核电设备的强度计算校核中，经常需要对圆筒型容器上的接管进行评估。本研究分别采用有限元壳体单元和实体 单元模型以及公式法预估对筒体的接管进行单变量作用下的应力分析。结果表明运用有限元壳体模型得到的结果是保守的，典 型载荷下内压对接管最大应力强度的影响是最为显著的。公式法预估最大应力强度应在使用厚壁壳体公式基础上乘以一定的应 力集中系数。这些结果将为以后涉及设备接管应力强度的估计及评定提供参考。 关键词：筒体接管；应力分析；接管载荷 中图分类号：THl2 文献标识码：A 文章编号：1672—0121(2017)02—0086—03 DoI：10．16316／j．issn．1672—0121．2017．02．025 圆筒型容器是压水堆核电设备中的常见类型， 表1材料力学性能参数【l】 包括立式、卧式两种。这些筒体上分布着许多直径不 密度 弹性模量 基本许用应力 材料名称 温度／oC 等的接管与其他设备相连，而且一般来说这些接管 p／(kg／m3’E／(X10“)Pa 强度Sm／MPa 相对于简体本身的直径都很小，并与筒体正交贯通 00Crl9Nil07850 1．72 0_3 94．0 形成T型结构。由于计算筒体时一般建立的是壳体 单元，这些接管也被方便地按壳单元处理，这样的结 2计算方法 果往往是接管部分的应力超出RCC—M规范的限定 2．1有限元法 范围【1-3]，最终需要再取出局部区域建立实体单元模 对筒体连接接管结构进行有限元【4】建模，采用壳 型来进行应力分析。本文分别运用有限元壳体单元 和实体单元方法，并结合理论公式对典型筒体同一 型结构如图1所示。在壳体左右的边界处施加固定 个接管的应力情况进行分析和对比，为以后此类评 定提供一个良好简捷的结果预估参考。 边界约束，在外部支管的管道口圆心处各建立一点， 并与管口面通过MPC技术连接在一起用于施加接 1结构特性 管载荷，内压施加在壳体和接管的内表面并在加载 的接管头处进行载荷补偿。 本文研究的核电设备的安全级别为核安全2 级。取典型设备尺寸与材料如下：筒体移300x10mm， 即筒体外径300ram，厚度10mm。外接支管为3／4”管， 即截面尺寸为巧26．7x5．54ram，高度为筒体外径正交 向上延伸50mm。各部分材料均取为00Crl9Nil0，设 图1简体接管的壳体／实体有限兀模型 计温度343。C，在该设计温度下材料的力学性能参数 对于内部压力和接管载荷，本文分别取各典型 见表1所示。 分量进行单独计算，如表2所示。表中，沿接管轴向 为z，沿简体轴向为I，，Ⅸ轴垂直于YZ