核电反应堆厂房的损伤破坏数值模拟研究

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1、犬遠裡－大學＿ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士享位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＜ＩＩ５核电反应堆厂房的损伤破坏数值模拟研究水工结构工程学科专业————＿作者姓名李建波副教授指忌教肺２０１５年６月７日答辩日期Ｖ‘■、硕士学位论文核电反应堆厂房的损伤破坏数值模拟研究ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｎＤａｍａｅａｎｄＦａｉｌｕｒｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ

2、ｇＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ作者姓名：王琪学科、专业：水工结构工程学号：２１２０６１８７指导教师：李建波副教授完成日期：２０１５年５月大遠理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他已申请

3、学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。、霞学位论文题目：愈丁ｋｆｅ孤应ｔｆ泰Ｈｉ療泌巧作者签名：日：１也日期年４月了大连理工大学硕士学位论文摘要我国的核电能源发展近年来逐步迈入黄金时期，保证核电厂结构安全性是发展核电的首要前提。地震、事故内压与外部冲击是核电站工程超基准事件安全设计的重要考虑因素。合理、高效的数值分析模型与理论研究，具有重要的工程实

4、践意义，主要涉及到静动力分析、非线性分析、以及局部破坏演算等。在国内外核电工程结构静动力分析方面，大型通用的有限元分析软件ＡＮＳＹＳ，以其强大的前后处理功能，以及丰富的分析模型与清晰的功能划分，为美国核管会所认可，日益在核电力学分析领域得到广泛应用，。但工程应用中也发现ＡＮＳＹＳ的非线性力学分析，尤其是动力过程模拟存在收敛困难的问题，不利于直接用于结构的损伤破，往往，也因此影响该软件在结构极限承载能力评价方面的适用性坏过程研究。基于以上问题，本文围绕核电站反应堆厂房结构在内

5、压和外部冲击载荷条件下的损伤破坏过程的数值模拟，主要开展了以下工作：（１）在通用有限元软件ＡＮＳＹＳ平台上，利用ＵＰＦｓ二次开发技术，将混凝土看作非均勻的准脆性材料，且具有拉压强度不等性，从而基于等效损伤单元理论，在单元层次上开发出三维等效损伤单元类型ＵＳＥＲ３００，进行与拉压破坏相对应的损伤演化模拟。通过实例分析验证了该用户单元的可靠性，验证了该单元与标准ＡＮＳＹＳ单元库内单元类型之间的兼容性。（２）基于增量形式的动力非线性迭代算法，以ＵＰＦｓ二次开发技术为手段，在

6、ＡＮＳＹＳ平台开发可以考虑复合破坏的等效损伤破坏数值模型，并且结合混凝土结构的细观损伤演化机理，完善该模型在模拟结构损伤破坏过程方面的功能，拓展ＡＮＳＹＳ的非线性分析能力与工程适用面。最后，以三维结构损伤破坏静动力分析为例，验证了这一途径的数值可靠性与收敛性。（３）以某百万千瓦级核电站反应堆厂房的安全壳结构为研究对象，以本论文模型为工具，进行了不同等级内压以及外部事件动力载荷作用下的静动力分析，验证了工程应用的适用性，丰富了核电结构力学分析的技术手段，同时说明该百万千瓦级核电

7、站在防飞机撞击外部冲击载荷作用的承载能力是满足要求的。综上，，本论文以ＡＮＳＹＳ的ＵＰＦＳ技术为二次开发工具在单元层次上，利用增量形式的动力非线性迭代算法，研发了可以考虑复合破坏形式的等效损伤单元模型，拓展了ＡＮＳＹＳ的非线性分析能力与工程适用面，并运用于核电站安全壳工程结构的承载力分析中。成果可供核电工程借鉴。笑键词：核电结构；等效损伤单元；损伤破坏分析；ＵＰＦｓ二次开发；数值模拟－－Ｉ核电反应堆厂房的损伤破坏数值模拟研究ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｎＤａｍａｅ

8、ａｎｄＦａｉｌｕｒｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｇｏｆＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＮｕｃｌｅａｒｅｎｅｒｇｙｉｎＣｈｉｎａｈａｓｅｎｔｅｒｅｄｉｎｔｏｔｈｅｏｌｄｅｎａｅｉｎｒｅｃｅｎｔｌｇｇｙｙｅａｒｓ．Ｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｎｕｃｌｅａｒｏｗｅｒｌａｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓａｒｅｒｅｕｉｓｉｔｅｆｏ