核级阀门强度计算方法的比较分析

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目前,核级阀门强度计算方法有好几种,主要包括有限元数值方法、ASME规范中的公式法、RCC-M规范中的公式法,而ASME规范和RCC-M规范对不同核安全等级的公式方法略有差异,国内在建及运行中的核电站是按照不同的规范设计和建造的,使用的核级阀门也是按照不同的规范设计、制造、验收,由此可以看出我国现行核级阀门强度计算遵循的规范不统一。中国正在开发具有自主知识产权的核电站,核级设备的国产化是必然趋势,所以对于核级阀门来说,一个完整的核级阀门设计、评价的规范是必不可少的。本文以一个核二级针形截止阀为例,通过Pro/E搭建其三维简化模型,导入有限元分析软件ANSYS中进行前处理工作,对三维模型分块,定义材料及接触关系,划分网格,施加载荷,进行有限元分析,完成阀门的强度校核计算;之后使用法国RCC-M规范中的公式法,确定阀门最小壁厚,通过提供的公式及设计参数,计算出关注部位的应力值,完成阀门的强度校核计算。根据计算过程及得到的结果对这两种方法进行比较。还通过核一级阀门和核二级阀门的强度校核计算,比较了 RCC-M规范中的方法和美国的ASME规范中的方法。通过上述的比较分析,找出了几种方法各自的特点,为中国核级阀门的设计和设计规范的制定提供一定的参考。通过比较可知,有限元分析法工作量相对较大,结果的精度受到建模过程及网格划分过程的影响,但可以得到整个阀门的应力分布情况;美国的ASME规范和法国的RCC-M规范规定的方法大体过程是一样的,但在具体的一些公式及数据上存在差别,计算过程相对而言比较简单,计算结果只取决于几个公式及数据,得到的只是阀门上关注部位的强度情况。
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