[发明专利]核级管道支架的强度计算方法

权利要求书

1.一种核级管道支架的强度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)根据管夹结构尺寸，简化管夹力学模型；

步骤2)根据平面曲杆材料力学理论，推导管夹在外载荷作用下的截面内力和底部支反力；

步骤3)根据平面曲杆应力公式，计算管夹各截面应力；

步骤4)根据焊缝处的载荷，计算底部焊缝应力和管夹焊缝应力；

步骤5)根据管夹上的外载荷，计算螺栓应力；

步骤6)应用RCC-M规范对管夹强度、焊缝强度进行校核评定，并对螺栓进行应力评定；如果评定不通过，则调整结构尺寸并重新计算、校核。

2.根据权利要求1所述的核级管道支架的强度计算方法，其特征在于，所述简化管夹力学模型是将管夹简化为带底部锚固端、且横截面为矩形的平面曲杆，同时忽略用于螺栓连接的管夹加强凸台部分。

3.根据权利要求2所述的核级管道支架的强度计算方法，其特征在于，所述平面曲杆在锚固处被切开后可以得到基本静定系统，基本静定系统上作用三个未知的截面内力轴力F_N、剪力F_S和弯矩M以及外载荷，根据变形协调条件，列出一组力法正则方程并结合平面曲杆的总应变能公式，求出外载荷引起的截面内力F_N、F_S、M，截面上的总内力保守取为各自绝对值之和。

4.根据权利要求3所述的核级管道支架的强度计算方法，其特征在于，所述底部支反力取其绝对值，根据所求得的截面内力F_N，对整个管夹采取静力平衡法，求出底部支反力F_X、F_Y、F_Z、M_X、M_Y、M_Z。

5.根据权利要求3所述的核级管道支架的强度计算方法，其特征在于，所述管夹的截面应力为：

1)根据截面上的轴力F_N，计算其引起的正应力σ_t；

2)根据截面上的剪力F_S，计算其引起的最大剪应力τ；

3)根据截面上的弯矩M，对于大曲率杆，利用平面曲杆弯曲应力公式计算其引起的最大弯曲正应力σ_b；对于小曲率杆，利用直梁公式计算其引起的最大弯曲正应力σ_b。

6.根据权利要求4所述的核级管道支架的强度计算方法，其特征在于，所述焊缝应力包括：

1)底部焊缝应力，底部通过整圈尺寸相同的角焊缝与基板连接，焊缝上的载荷为底部的支反力，对X向焊缝和Z向焊缝进行受力分析，分别对F_X、F_Y、F_Z、M_X、M_Y、M_Z所引起的X向、Z向焊喉面上的正应力和剪应力进行推导；

2)管夹焊缝应力，管夹通过整圈尺寸不一的角焊缝与凸台连接，Z向焊缝尺寸很小，出于保守考虑，认为X向焊缝独立承载，并只对X向焊缝作出校核，分别对F_X、F_Y、M_Z所引起的焊喉面上的正应力和剪应力进行推导。

7.根据权利要求1所述的核级管道支架的强度计算方法，其特征在于，所述螺栓承受拉剪组合的作用，根据单个螺栓所受的载荷，推导螺栓的拉伸应力和最大剪切应力。

8.根据权利要求1所述的核级管道支架的强度计算方法，其特征在于，所述管夹强度按照S1级板壳式支架进行校核，应用RCC-M规范的评定准则P_m≤S_m且P_m+P_b≤1.5S_m，其中，P_m为总体一次薄膜应力强度，P_b为一次弯曲应力强度，S_m为基本许用应力强度；管夹截面上有正应力和剪应力，其应力强度用Tresca理论求出。