[发明专利]校核核电起重机械抗震特性的仿真计算方法

说明书

技术领域

本发明属于抗震特性仿真分析技术领域，具体涉及一种校核核电起重机械抗震特性的仿真计算方法。

背景技术

起重机械是一种涉及生命安全、危险性较大的机电类特种设备，广泛应用于港口、矿山、冶金、核电等国民经济建设与国民生活的各个领域，以其间隙、重复的工作特点，通过起重吊钩或吊具的升降与运移实现重物空间位移。随着科学技术的发展，对起重机械工作可靠性、人员安全、结构设计、抗震特性等方面的要求愈来愈高，而其在核电设施中的应用要求更加苛刻。地震是一种破坏性极强的自然现象，据不完全统计，地球上平均每天发生约上万次地震，每年对人类造成严重危害的地震大约有15次左右，特别严重灾害的地震大约有2次左右。2011年日本福岛核泄漏事件引起了各国对核电设施抗震特性的严重关注。因此，在地面实验不具备开展且无具体理论指导设计的条件下，针对核电起重机械抗震特性提出一种可用于工程测评的仿真计算方法是非常有必要的。

近年来，涉及起重机械抗震分析研究的公开文献有：如高素荷题为《核电站70/5t起重机抗震分析研究》、《核电站燃料厂房辅助吊车抗震分析》，采用反应谱法，对起重机空载满载、OBE及SSE地震、吊重位置等多种工况下的强度刚度、上抛力等进行了仿真分析；汪为庆等题为《EPR反应堆厂房环形起重机抗震计算》，采用时程分析法对起重机抗震计算进行了分析。但是上述文献不足之处在于：均没有分析吊钩满载上、下极限的工况，载荷工况考虑、响应分析合成方法还有待完善等，这都不能对起重机械的抗震特性给出全面客观的评价。

发明内容

本发明目的是提供一种校核核电起重机械抗震特性的仿真计算方法，从而更好地指导金属结构的设计改进或采取相应的防患措施，以提高设备安全性。

本发明是这样实现的：其特征在于包括计算确定不同阻尼系数下的反应谱插值、谱值修正、材料属性设置、载荷工况组合、边界条件设置、模型静力学分析、各分量逐一谱分析、响应分析合成、结果分析；计算步骤如下：

A、不同阻尼系数下的反应谱插值计算步骤为：

A-1，确定反应谱标高：根据起重机械在核电厂房内的位置布置，认为当发生地震时，设备与厂房的连接处为激发点，由此产生起重机的地震响应，故选取连接处高度为反应谱标高；

A-2，参考美国国家标准ANSI/ASME NOG-1-2004《核电厂用桥式和门式起重机制造标准》或中国国家标准GB50267-1997《核电厂抗震设计规范》，选定SL-1即OBE地震震动时，阻尼系数为0.04；SL-2即SSE地震震动时，阻尼系数为0.07；

A-3，对于同一高度不同频率间的谱值插值采用以e为底的对数函数插值，不同高度间的频率-谱值插值采用线性插值；

B、谱值修正步骤为：

B-1，水平方向SL-2地震最大地面加速度为0.15g，SL-1地震为0.075g；竖直方向SL-2地震最大地面加速度为0.1g，SL-1地震为0.05g；其中g＝10m/s²；

B-2，某标高处频率为f的设备地震加速度响应M的计算表达式为：

B-2-1，水平方向SL-1地震：M＝SL-1谱值×0.75；SL-2地震：M＝SL-2谱值×1.50；

B-2-2，竖直方向SL-1地震：M＝SL-1谱值×0.50；SL-2地震：M＝SL-2谱值×1.00；

C、材料属性设置为：

材料属性设置参数有：弹性模量E、泊松比μ、密度ρ、屈服强度σ_s、抗拉强度σ_b；

D、载荷工况组合步骤为：

D-1，载荷组合按对起重机械结构最不利的作用情况进行合理组合。对于小车或葫芦吊重在跨中、跨端两位置，选跨中为最危险位置；

D-2，工况一：跨中满载，荷载值为SR₁；

D-3，工况二：跨中空载，荷载值为SR₂；

D-4，工况三：跨中水平横向，荷载值为SR₃；

D-5，工况四：跨中水平纵向，荷载值为SR₄；

D-6，工况五：跨中垂直空载，荷载值为SR₅；

D-7，工况六：跨中垂直满载，起钩达到上极限，荷载值为SR₆；

D-8，工况七：跨中垂直满载，落钩达到下极限，荷载值为SR₇；

E、边界条件设置为：