为应对能源危机与环境危机的影响,世界各国对核能这一清洁能源的利用逐渐重视,核能在全球能源结构中占有重要位置。经历第一代和第二代核电技术的发展,第三代核电技术因其较高的安全性和经济性被广泛认可和应用。第三代核电站中,部分类型的机组其核岛安全壳采用双层壳体结构,外层安全壳为钢筋混凝土结构,内层安全壳为预应力混凝土结构。本文以某第三代核电站安全壳为工程背景,基于ABAQUS大型通用有限元分析软件,对安全壳这一类大型复杂预应力罐体结构预应力施工力学性能和失水事故破坏机理展开研究,主要内容如下:1、针对安全壳采用的预应力体系,采用多向三维空间建模技术和分块建模方法,精确建立了包含270束复杂空间线型预应力筋的预应力安全壳精细化分析模型,再现了预应力筋现场施工方案下大型复杂预应力罐体结构的施工力学性能;通过与现场实测数据的对比,验证了预应力施工模拟方法的有效性;揭示了不同预应力张拉方案对安全壳施工力学性能的影响,提出了新的预应力筋张拉方案,可使大型复杂预应力罐体结构张拉过程的力学性能指标得到优化。2、基于GB50010-2010规范、BS EN 1992-1-1:2004规范、A.H.尼尔逊公式,对安全壳预应力损失进行了计算和预测;系统地探讨了预应力损失和失效对结构力学性能的影响。3、对美国桑迪亚实验室进行的1:4预应力安全壳内压破坏试验进行了模拟,验证了大型复杂预应力罐体结构内压分析模拟方法的有效性;在此基础上,进行了安全壳不考虑温度作用的内压破坏分析,获得了安全壳这一类大型复杂预应力罐体结构在内压荷载作用下的力学性能,揭示了预应力安全壳的内压破坏机理,考虑了预应力筋应力、普通钢筋、钢衬里对结构内压破坏机理的影响。4、掌握了失水事故后安全壳温度场的变化,分析了工作温度40°C和失水事故工况下结构的力学性能,在此基础上,系统进行了大型复杂预应力罐体结构失水事故的分析,获得了温度和内压耦合作用下结构的力学性能,揭示了结构在失水事故工况下的破坏机理。