[发明专利]核一级容器ANSYS应力分析方法

权利要求书

1.核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于应用ANSYS软件编写参数化设计程序，对筒体（1）、椭圆形上封头（2）、下封头(3)、人孔（4）、接管（6）、接管（7）、接管（8）、接管(9)、支座(5)在设计工况、运行工况及试验工况下进行详细的应力分析计算，对整体设备进行地震响应谱分析，对法兰螺栓进行接触分析，对不同类别的应力按照ASME规范要求进行分类及强度评定。

2.根据权利要求1所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于首先根据设计规格书进行常规设计后，给出设计图，在ANSYS中模拟设备建立几何模型及有限元模型，对所有核级部件进行分析计算，提取应力分析结果，按照ASME第Ⅲ卷，NB、NF分卷规范要求进行强度评定并给出详细的设计报告。

3.根据权利要求2所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于所述对所有部件进行分析计算方法包括：

1）建立几何模型为分析图纸，在ANSYS中创建实体模型，不忽略几何细节以达到较高精度；

2）模型切分：为网格划分做准备，把复杂的几何模型尽可能切成若干规则的几何体；

3）网格划分：首先按照材料属性定义单元属性例如弹性模量、泊松比等；其次控制网格尺寸，对关键部位即不连续处设置较小的网格尺寸，对于远离不连续处可适当加大网格尺寸以减少分析时间；最后生成网格，选用精度较好的六面体单元SOLID95采用网格扫略方法完成实体网格划分；

4）施加约束及载荷：包括自由度约束、集中力、表面载荷及惯性载荷；

5）求解：包括静力分析、地震谱分析及法兰螺栓接触分析；

6）后处理：完成有限元计算以后，已得到了全部有限元结果，包括位移、应力、主应力、应力强度、等效应力，可以显示云图，也可以对计算结果做进一步处理，如疲劳分析、应力线性化；应用应力线性化功能沿壁厚方向对应力分量做线性化处理，得到各类应力（如膜应力、弯曲应力、峰值应力）；

7）设计报告：根据ANSYS有限元分析结果，对各个工况下的各类应力分别按照ASME第Ⅲ卷，NB分卷规定进行强度评定给出详细的设计报告；如果所有强度均满足要求，那么分析设计过程结束，否则返回到初始设计阶段，更改尺寸，重新计算。

4.根据权利要求3所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于所述自由度约束：以该设备中人孔部分为例，人孔部分是轴对称结构取1/4进行分析计算，在对称边施加对称约束，在筒体环线施加轴向位移约束。

5.根据权利要求3所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于所述集中力：作用于接管与壳体连接处的接管载荷属于集中力，包括接管力及接管力矩，由于ANSYS中不能对节点或关键点施加力矩，需创建一个MASS21单元，在连接处环向一圈节点的圆心创建一新的关键点，对该关键点用MASS21单元划分，使该节点与连接处环向一圈节点进行自由度耦合，接管力及力矩作用在该新节点上。

6.根据权利要求3所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于所述表面载荷：容器内压及管口等效拉应力。

7.根据权利要求3所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于所述惯性载荷：由于结构的质量或惯性引起的载荷,如重力及旋转角速度。

8.根据权利要求3所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于所述静力分析：一个载荷步的线性静力分析只需一次求解。

9.根据权利要求3所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于所述地震谱分析包括：

a. 模态分析，选用子空间法，求解20阶模态

b．输入地震加速度谱，定义阻尼比

c．扩展振型

d．合并振型，选用CQC法

e．计算响应谱结果。 

10.根据权利要求3所述的核一级容器ANSYS应力分析方法，其特征在于所述接触分析包括：

a.    建立模型，并划分网格，由于对称性取1/16法兰螺栓结构

b.    识别接触对,螺母与盲板接触，螺栓与法兰接触

c.    定义刚性目标面，目标单元TARGE170

d.    定义柔性接触面，接触单元CONTA174

e.    设置单元关键字和实常数

f.    定义／控制刚性目标面的运动

g.    给定边界条件，对称面施加对称约束，法兰圆环面施加轴向约束

h.    定义求解选项和载荷步

i.    求解接触问题。