前言：本站為你精心整理了探究地震分析的建模方式范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

1分析模型創(chuàng)建

根據(jù)饋線在裝置中所處位置不同，每個饋線又被分成三大部分，即:內(nèi)饋線、過渡饋線彎盒以及終端盒(CTB)。其中內(nèi)饋線部分位于杜瓦內(nèi)部;過渡饋線及S彎盒，穿過杜瓦，連接內(nèi)饋線和終端盒;終端盒則用于接低溫系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。饋線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件眾多，在創(chuàng)建饋線有限元分析模型時，需要根據(jù)饋線部件不同的結(jié)構(gòu)特點，分別采用不同的有限元單元創(chuàng)建。對于饋線中的殼體類零部件，如終端盒殼體、S彎盒殼體、外保護管，Ring環(huán)殼體、冷屏等薄殼類部件，統(tǒng)一采用殼單元模擬，并通過殼單元的實常數(shù)來控制不同殼體的厚度;饋線中的超導(dǎo)母線，為多截面(其橫截面由內(nèi)到外依次為超導(dǎo)體、不銹鋼鎧體及絕緣體三部分)細長實體，采用梁單元(188單元)進行模擬，超導(dǎo)母線的多截面特點則是通過設(shè)置不同的梁單元截面參數(shù)來模擬;饋線中Ring環(huán)支撐采用T形鋼結(jié)構(gòu)，可同樣采用梁單元模擬，并通過梁單元的截面參數(shù)來控制其外形尺寸及形狀。在分析中采用梁單元模擬的結(jié)構(gòu)還包括超導(dǎo)母線支撐及冷卻管支撐，考慮到這些支撐的剛度遠大于超導(dǎo)母線以及冷卻管本身，因此在分析中，我們對母線及冷卻管支撐采用剛性梁代替(設(shè)置較大剛度)。內(nèi)饋線與過渡饋線連接處的鉸鏈結(jié)構(gòu)則通過44梁單元模擬，并通過釋放44單元的旋轉(zhuǎn)自由度來實現(xiàn)鉸鏈的轉(zhuǎn)動功能。而饋線中的各類低溫冷卻管道則可直接用管單元模擬，同時通過設(shè)置管單元實常數(shù)來控制冷卻管的尺寸特征。分析模型中各類控制閥則以集中質(zhì)量形式，通過Mass21單元施加在對應(yīng)位置的節(jié)點上以模擬其質(zhì)量。饋線地震分析有限元模型創(chuàng)建的最大難點在于母線及管道支撐間隙的模擬。當前關(guān)于核壓力管道地震的相關(guān)分析中，通常忽略管道與支撐的間隙，并按照固定約束處理，但考慮支撐間隙客觀存在，尤其對于饋線結(jié)構(gòu)的S彎處，采用夾板式支撐，可運動空間較大，如果忽略支撐間隙，勢必會對分析結(jié)果產(chǎn)生較大影響。因此，對于支撐間隙我們采用了帶間隙的彈簧單元模擬，彈簧單元一個節(jié)點在母線(或冷卻管)上，另一個節(jié)點(兩節(jié)點重合)在支撐上，并通過支撐連接到隔板等部件上。由于每個單元只能對一個運動方向進行限制，因此對于母線及冷卻管的每個卡箍型支撐，需要設(shè)置單元，對于S彎處的夾板型支撐，根據(jù)部位的不同，分別需要設(shè)置兩個(限制左、右運動)或3個(支撐頂部或底部，限制3個方向運動)單元。最終創(chuàng)建的有限元分析模型所示。

2地震分析

饋線在地震載荷作用下，其變形及內(nèi)力與饋線的自衛(wèi)時間和振型有關(guān)，因此，模態(tài)分析是對饋線進行地震分析的基礎(chǔ)。利用ANSYS模態(tài)分析的子空間迭代法對模型進行分析。獲取的模型前10階頻率所示，其中1、9階振型主要表現(xiàn)為S彎處管道右側(cè)側(cè)向擺動，2、4、6階振型主要表現(xiàn)為饋線左右側(cè)向擺動，并發(fā)生明顯扭轉(zhuǎn)，3、7、10階振型主要表現(xiàn)為扭轉(zhuǎn)，5、8階振型主要表現(xiàn)為橫向擺動。地震頻譜分析模態(tài)分析完畢后，采用譜分析法對饋線進行地震分析。譜分析是模態(tài)分析的擴展，用于計算結(jié)構(gòu)對地震及其它隨機激勵的響應(yīng)。由于反應(yīng)譜理論計算簡單、概念合理，所以目前很多國家都采用這一理論進行地震計算。分析中采用歐米伽建造地法國卡達拉奇地震載荷譜，按兩個相互垂直的水平方向和一個豎直方向施加，其中豎直方向加速度峰值取水平向加速度峰值的2/3。最后通過SRSS法(最大反應(yīng)值的平方和的平方根法)進行模態(tài)疊加組合，以獲取饋線的地震響應(yīng)應(yīng)力及位移情況。分析結(jié)果分析結(jié)果表明地震引起的附加應(yīng)力較小，對于終端盒、S彎盒、外保護管，Ring環(huán)殼體等較厚的殼體部件，最大地震響應(yīng)應(yīng)力(一次總體薄膜應(yīng)力強度)小于4MPa，最大一次薄膜應(yīng)力強度加一次彎曲應(yīng)力強度值小于5MPa;對于冷屏這樣的較薄殼體部件，其最大地震響應(yīng)應(yīng)力約為15MPa，最大一次薄膜應(yīng)力強度加一次彎曲應(yīng)力強度值小于11MPa;受地震載荷作用影響最大的是S彎處超導(dǎo)母線及冷卻管，此處最大地震響應(yīng)應(yīng)力約為38MPa左右，最大一次薄膜應(yīng)力強度加一次彎曲應(yīng)力強度值約為40MPa。根據(jù)饋線設(shè)計準則，要求一次總體薄膜應(yīng)力強度小于2/3倍的材料屈服強度(即:許用應(yīng)力為2/3倍的材料屈服強度)，同時要求一次薄膜應(yīng)力強度加一次彎曲應(yīng)力強度值小于1．5倍的材料許用應(yīng)力。上述地震分析結(jié)果均遠遠小于此設(shè)計標準，同時檢查饋線變形情況，部件之間未發(fā)生干涉，即:現(xiàn)有饋線結(jié)構(gòu)設(shè)計可滿足地震要求。不考慮間隙的計算結(jié)果將分析模型中Combin40單元的間隙值設(shè)置為0，重新分析，模擬并獲取不考慮間隙時饋線各主要部件的地震響應(yīng)情況。分析結(jié)果表明，對于終端盒、S彎盒、外保護管，Ring環(huán)以及冷屏等殼體組件，間隙值對分析結(jié)果基本沒有太大的影響(1%以內(nèi))，但對于超導(dǎo)母線及冷卻管這些管道部件，間隙對應(yīng)力大小及應(yīng)力分布均產(chǎn)生較大影響，特別是對于S彎處，其最大應(yīng)力由考慮間隙時的約38MPa降至約10MPa，即S彎處最大應(yīng)力在不考慮間隙時約為考慮間隙時的25%左右，且最大應(yīng)力位置發(fā)生改變;對于過渡饋線及Ring環(huán)處的管道(采用卡箍型支撐)，其最大應(yīng)力也只為考慮支撐時最大應(yīng)力的80～90%左右。即支撐間隙對管道類部件有較大影響，在進行地震分析時，應(yīng)該充分考慮間隙存在對管道類部件分析結(jié)果的影響。

作者：張遠斌宋云濤單位：合肥學(xué)院機械系