[发明专利]反应堆冷却剂系统力学分析的快速建模方法、系统及终端

说明书

本发明公开了反应堆冷却剂系统力学分析的快速建模方法、系统及终端，涉及反应堆结构力学领域，其技术方案要点是：依据基本组成元素和/或功能将反应堆冷却剂系统分为多个子模块，并对各个子模块进行参数化建模后得到相应的有限元模型；采用相对节点坐标定位法确定各个有限元模型中节点的坐标；通过动态编号函数对有限元模型中的几何参数和/或材料参数进行自动编号；将经编号处理后的有限元模型融合，得到反应堆冷却剂系统的力学分析模型。本发明在反应堆冷却剂系统布置复杂，涉及部件众多时，通过模块化和参数化的建模方式，降低了各个部件和反应堆冷却剂主环路管道力学模型实常数编号和材料常数编号冲突的风险，提高模型精度和建模效率。

技术领域

本发明涉及反应堆结构力学领域，更具体地说，它涉及反应堆冷却剂系统力学分析的快速建模方法、系统及终端。

背景技术

反应堆冷却剂系统由反应堆冷却剂主环路管道、反应堆压力容器、主冷却器、主泵和容积补偿器等抗震I类设备组成，是反应堆冷却剂压力边界。在设计基准事故和极端事故工况下，反应堆冷却剂系统需要提供充足的结构完整性确保停堆系统、应急堆芯冷却系统以及防止放射性外泄屏障完好，因此反应堆冷却剂系统的力学分析模型建立和力学响应计算是评估核电厂安全的重要技术手段。

反应堆冷却剂系统的力学分析是核电厂安全评估必不可少的内容，分析模型是进行力学分析的基础。通常采用数值模拟的方式对反应堆冷却剂系统在自重、热膨胀、地震和LOCA作用下的受力情况进行分析。目前，ANSYS是较为常用的有限元分析软件之一，但是由于反应堆冷却剂系统涉及的部件众多，不同部件的安装位置标高差异很大，反应堆冷却剂主环路管道布置复杂，建立模型需要设置大量的节点和单元以保证模型精度。当结构设计需要调整或优化时，分析人员需要重新进行建模，对模型的材料参数、结构参数和节点坐标进行调整，产生大量重复性的工作，导致建模时间较长，建模效率低，费时繁琐，无法对设计进行快速有效的评估，影响设计效率。

因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的反应堆冷却剂系统力学分析的快速建模方法、系统及终端是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供反应堆冷却剂系统力学分析的快速建模方法、系统及终端，在反应堆冷却剂系统布置复杂，涉及部件众多时，通过模块化和参数化的建模方式，降低了各个部件和反应堆冷却剂主环路管道力学模型实常数编号和材料常数编号冲突的风险，有利于提高模型精度和建模效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了反应堆冷却剂系统力学分析的快速建模方法，包括以下步骤：

依据基本组成元素和/或功能将反应堆冷却剂系统分为多个子模块，并对各个子模块进行参数化建模后得到相应的有限元模型；

采用相对节点坐标定位法确定各个有限元模型中节点的坐标；

通过动态编号函数对有限元模型中的几何参数和/或材料参数进行自动编号；

将各个经编号处理后的有限元模型融合，得到反应堆冷却剂系统的力学分析模型。

进一步的，所述反应堆冷却剂系统的子模块包括反应堆压力容器模块、主冷却器模块、主泵模块、容积补偿器模块和反应堆冷却剂主环路管道模块。

进一步的，所述反应堆压力容器模块的几何参数包括反应堆压力容器筒体的外径和壁厚；

所述主冷却器模块的几何参数包括主冷却器筒体的外径和壁厚；

所述主泵模块的几何参数包括主泵结构的截面形状、外径和壁厚；

所述容积补偿器模块的几何参数包括容积补偿器筒体的外径和壁厚；

以及，所述反应堆冷却剂主环路管道模块的几何参数包括反应堆冷却剂主环路管道的外径和壁厚。