[发明专利]AP1000核电屏蔽厂房在冲击荷载下的损伤预测方法

权利要求书

1.一种AP1000核电屏蔽厂房在冲击荷载下的损伤预测方法，其特征在于，步骤如下：

(1)建立AP1000屏蔽厂房三维全耦合模型

根据实际情况，建立AP1000核电屏蔽厂房精细化三维有限元模型；

(2)损伤体积的预测

在三维有限元模型的基础上，进行损伤体积的预测，在接触爆炸中，冲击荷载一定条件下，结构的损伤主要与剪切破坏有关，侧向刚度是表征结构剪切变形的物理量，寻找结构的损伤体积与侧向刚度之间的联系，并提出相应的预测公式；为了探讨不同程度的损伤，以结构贯穿破坏，即损伤因子为1时的损伤体积作为评价指标；

通过AUTODYN模拟AP1000屏蔽厂房在冲击荷载下的爆炸情况，分析其在不同炸药量下的损伤情况，并确定损伤体积与侧向刚度、炸药量之间的关系；在炸药量一定时，拟合损伤体积与侧向刚度之间呈线性关系，再分析多组不同炸药量下的损伤体积，进而得出了炸药量、侧向刚度与损伤体积之间的关系，如公式(1)：

V_d-pre＝2.57·W^1/3+9.37×10^-10·D·W^1/3 (1)

式中，W为炸药量；

D为侧向刚度；

V_d-pre为未考虑混凝土强度的损伤体积；

以上分析是在混凝土强度为40MPa下得出的结果，下面分析不同混凝土强度对AP1000屏蔽厂房结构在冲击荷载下产生的损伤体积的影响，计算出不同混凝土强度下的损伤体积V'_d-pre，以混凝土强度为40MPa为基准，根据公式(2)计算出损伤体积比C_ration，绘制损伤体积比与混凝土强度之间的曲线，根据曲线拟合出公式(3)：

式中，C_ration为损伤体积比；

V'_d-pre＝96245.78·V_d-pre·f_c^-0.655 (3)

式中，f_c为混凝土强度；

V'_d-pre为考虑混凝土强度后的损伤体积；

将公式(1)代入(3)中，得到如公式(4)所示的关系：

V'_d-pre＝247351.7·W^1/3f_c^-0.655+9.02×10^-5·D·W^1/3·f_c^-0.655 (4)

通过以上过程的描述，建立了炸药量、侧向刚度、混凝土强度与损伤体积之间的关系，可确定在不同混凝土材料、冲击荷载以及侧向刚度下，损伤的体积，为核电屏蔽厂房结构预测损伤体积提供了依据；

(3)损伤形状的预测

损伤形状由损伤形状的指标来表示，如公式(5)所示，即采用圆周环向、轴向长度的比值来表示，在爆炸荷载下，基于损伤体积的预测，进一步确定了损伤的形状，并建立了损伤形状指标与抗拉刚度之间的关系，公式如下(6)：

DI＝A/B (5)

DI＝0.833+4.631×10^-13·E·A_R (6)

式中，A为爆炸荷载下圆周的环向损伤长度；

B为爆炸荷载下圆周的轴向损伤长度；

DI为损伤形状指标；

E·A_R为抗拉刚度。