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用于核电机组复杂管线小支管的动力吸振器设计与试验研究

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核动力工程 2024年第1期45卷 106-114页

作者：任志英任嘉鑫刘天彦李振何明圆梁盛涛福州大学机械工程及自动化学院金属橡胶与振动噪声研究所福州360116 中国核动力研究设计院反应堆工程研究所成都610213 福建福清核电有限公司福州350318

核电机组复杂管线小支管长期无规律地振动会导致管道疲劳断裂、破损而引发泄漏,甚至发生核电安全事故。目前常采用加固或减振的方式,但效果不佳,某些频率下的振动峰值难以降低。针对上述问题,本论文设计了一种结构简单、安装方便且质量... 详细信息

核电机组复杂管线小支管长期无规律地振动会导致管道疲劳断裂、破损而引发泄漏,甚至发生核电安全事故。目前常采用加固或减振的方式,但效果不佳,某些频率下的振动峰值难以降低。针对上述问题,本论文设计了一种结构简单、安装方便且质量可调的动力吸振器。通过模拟实际振动工况参数,然后对有无动力吸振器的小支管进行动力学建模分析,并以加速度传递率为参考对动力吸振器相关参数进行设计,获得动力吸振器的最优质量、刚度以及阻尼。最后实物制作并进行试验验证,结果表明,本论文所设计的动力吸振器将小支管在共振频率下的三向振动降低了60%以上(大于工程要求的5 dB);通过微调质量块个数扩大了吸振频段的可调节范围,能够满足不同工况的需求;增加金属橡胶材料进一步增强了动力吸振器的吸振效果,相比无阻尼结构可以将减振性能提高10%以上。本研究为核电机组复杂管线小支管的减振提供了有效方法。

关键词：核电管线小支管动力吸振器金属橡胶三向减振

基于方向性探头的双轴塑性变形定量涡流检测研究

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实验力学 2024年第2期39卷 168-182页

作者：曾鑫磊万强陈文彰晏顺坪李越任淑廷解社娟陈振茂西安交通大学航天航空学院复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室陕西省无损检测与结构完整性评价中心陕西西安710049 航空工业第一飞机设计研究院强度设计研究所陕西西安710089 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

核电结构服役过程中,构件可能由于地震等意外载荷产生塑性变形,危害结构安全。实际构件的受力变形大多是复杂的双轴,目前对双轴塑性变形的检测研究尚较少。本文针对核电站中典型的奥氏体不锈钢材料,在基于其单轴塑性变形和电磁属性关系... 详细信息

核电结构服役过程中,构件可能由于地震等意外载荷产生塑性变形,危害结构安全。实际构件的受力变形大多是复杂的双轴,目前对双轴塑性变形的检测研究尚较少。本文针对核电站中典型的奥氏体不锈钢材料,在基于其单轴塑性变形和电磁属性关系的基础上,首先结合莫尔圆理论建立双轴塑性变形条件下材料的周向电磁属性分布计算公式,并进行了实验验证,同时基于实验结果得到切应变对电导率影响较小的结论.然后,提出三相品字形方向性探头构型,通过数值模拟分析其检测机理,基于皮尔逊相关系数建立双轴塑性变形定量涡流检测方法,并对该方法进行了数值验证;最后,制作品字形传感器,搭建实验系统,进而通过实验验证了本研究所开发的双轴塑性变形定量检测方法的有效性。

关键词：奥氏体不锈钢双轴塑性变形电磁属性涡流检测品字形探头

基于SINBAD聚变基准题的cosRMC程序屏蔽计算研究

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核技术 2024年第5期47卷 71-81页

作者：车锐刘仕倡田卓陈义学华北电力大学核科学与工程学院北京102206

聚变堆具有中子能量高、空间尺度大、几何结构复杂、辐射衰减梯度大等特点,其屏蔽计算更具挑战。为了验证蒙卡程序cosRMC在针对聚变堆屏蔽问题的准确性,对国际屏蔽基准题库SINBAD中的两个屏蔽实验进行了模拟。首先基于基准题实验模型建... 详细信息

聚变堆具有中子能量高、空间尺度大、几何结构复杂、辐射衰减梯度大等特点,其屏蔽计算更具挑战。为了验证蒙卡程序cosRMC在针对聚变堆屏蔽问题的准确性,对国际屏蔽基准题库SINBAD中的两个屏蔽实验进行了模拟。首先基于基准题实验模型建立了详细的三维中子学模型,通过cosRMC中子-光子耦合输运计算,对实验时在模型中处于不同中子穿透深度位置的探测器的中子能谱进行模拟计算。然后采用栅元重要性减方差技术进一步提高cosRMC屏蔽计算的精度。最后将cosRMC计算得到的中子通量谱与MCNP5的计算结果以及基准题实验值进行了对比。结果表明,cosRMC与MCNP5的计算结果相符,二者的相对误差在3倍相对统计误差以内,且与实验值吻合良好,证明了cosRMC具有进行聚变堆屏蔽计算的能力。

关键词：聚变基准题屏蔽计算 SINBAD cosRMC

基于cosRMC的聚变堆输运-活化内耦合方法研究

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核技术 2024年第5期47卷 55-70页

作者：王胜哲刘仕倡陈义学华北电力大学核科学与工程学院北京102206

在聚变反应堆运行过程中,中子活化会导致大量放射性核素的产生,因此活化计算在反应堆的屏蔽设计和辐射安全分析中具有重要作用。本文基于蒙特卡罗粒子输运程序cosRMC的内置燃耗求解器Depth,开发了固定源模式下的内耦合输运-活化耦合计... 详细信息

在聚变反应堆运行过程中,中子活化会导致大量放射性核素的产生,因此活化计算在反应堆的屏蔽设计和辐射安全分析中具有重要作用。本文基于蒙特卡罗粒子输运程序cosRMC的内置燃耗求解器Depth,开发了固定源模式下的内耦合输运-活化耦合计算功能。将该程序应用于中国聚变工程试验堆(Chinese Fusion EngineeringTestingReactor,CFETR)的第一壁(First-wall,FW)材料钢和面向等离子体部件(Plasma-facing Component,PFC)材料钨,分别使用连续能量截面和多群截面进行活化计算,并与活化程序ALARA进行对比验证,发现cosRMC的计算结果与ALARA计算的结果符合良好,初步验证了开发的cosRMC程序输运-活化内耦合计算功能的正确性。与传统蒙特卡罗-活化计算程序的外耦合方式相比,内耦合方式蒙特卡罗不需要把中子能谱传给外部活化程序,而是在蒙特卡罗中子输运过程中嵌入计算活化相关的核素单群反应截面,动态更新中子能谱和材料信息,同时可以使用连续能量截面进行反应率计算,得到与实际问题的几何、能谱相关的反应截面,从而精确地考虑了共振区核截面的影响。

关键词：活化计算聚变堆固定源 ALARA cosRMC

用于高温管道的二重动力吸振器设计及力学性能试验

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郑州大学学报（工学版） 2024年第5期45卷 37-44页

作者：白鸿柏陈毅鹏任志英李振何明圆福州大学机械工程及自动化学院福建福州350116 中核集团福建福清核电有限公司福建福州350318

针对传统减振支撑难以解决核电机组中小支管的无规则振动问题,设计了一种基于金属橡胶材料的环形二重三向动力吸振器,其中质量块总质量为0.084 kg,矩形弹簧和金属橡胶固定在质量块与工装夹具之间。首先,构建二重动力吸振器动力学模型。... 详细信息

针对传统减振支撑难以解决核电机组中小支管的无规则振动问题,设计了一种基于金属橡胶材料的环形二重三向动力吸振器,其中质量块总质量为0.084 kg,矩形弹簧和金属橡胶固定在质量块与工装夹具之间。首先,构建二重动力吸振器动力学模型。其次,利用质量感应法确定小支管的等效质量,并结合定点理论优化吸振器刚度、阻尼比。最后,对小支管二重动力吸振器系统进行谐响应仿真分析。仿真结果表明:二重动力吸振器对X、Y、Z 3个方向的吸振效果均大于95%。分别对有无安装二重动力吸振器的小支管进行激振试验,正弦激励幅值为5 N,频率为0~150 Hz。数据表明,二重动力吸振器对于小支管主要振动方向Y、Z吸振效果达到95%以上,X方向的吸振效率达到75%以上。

关键词：核电小支管二重动力吸振器频率可调三向吸振宽频吸振

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基于神经网络的粒子输运问题高效计算方法

物理学报 2024年第7期73卷 114-123页

作者：马锐垚王鑫李树勇珩上官丹骅北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现... 详细信息

蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现源分布可变,几何、材料和目标计数不变的中子输运问题的快速准确求解.首先,为高效生成用于神经网络训练的数据,利用重要性原理实现在同样模拟次数基础上有效扩充训练数据集容量,在一定程度上克服了使用蒙特卡罗计算获取训练数据耗时长的缺点.进而,基于目标计数是源分布与重要性函数乘积积分的事实,设计了利用神经网络实现快速输运计算的策略.该网络的输入是中子源项,输出是目标计数,在几何、材料和目标计数固定的情况下,该神经网络可重复使用,根据新的源项快速准确得到目标计数.本文所提出方法的原理和框架同样适用于其他种类粒子的同类型输运问题.基于若干基准模型的验证表明,训练得到的神经网络能在不到1 s的时间内得到目标计数,且与蒙特卡罗大样本模拟得到基准结果的平均相对偏差均低于5%.

关键词：蒙特卡罗方法神经网络粒子输运重要性原理

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加筋曲板结构抗弯承载能力分析

塑性工程学报 2024年第2期31卷 189-198页

作者：辛雨柯邓庆田宋学力李新波长安大学理学院陕西西安710064

将正方、蜂窝和内凹加筋构型引入热塑性聚乳酸曲板结构,在三点弯曲工况下,通过实验测试和仿真计算研究了加筋构型、弯曲程度和内外侧加筋方式对其抗弯承载能力的影响,并对实验和仿真结果进行了对比分析。结果表明,不同加筋构型的热塑性... 详细信息

将正方、蜂窝和内凹加筋构型引入热塑性聚乳酸曲板结构,在三点弯曲工况下,通过实验测试和仿真计算研究了加筋构型、弯曲程度和内外侧加筋方式对其抗弯承载能力的影响,并对实验和仿真结果进行了对比分析。结果表明,不同加筋构型的热塑性聚乳酸加筋曲板结构的抗弯承载能力存在一定差异,负泊松比内凹构型有助于结构承载和抗裂,但主要影响线弹性阶段,在塑性屈服阶段蜂窝构型抗断裂能力更好。结构的抗弯承载能力与其弯曲程度成反比。改变蜂窝构型和内凹构型的胞元内角度能够提升结构承载能力。采用外侧加筋方式的结果优于内侧加筋方式,两者的最大应力均位于各自的面板层。

关键词：加筋曲板结构负泊松比三点弯曲有限元仿真承载能力

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多级加筋面板受力行为分析及优化

力学季刊 2024年第2期45卷 387-400页

作者：严嘉伟邓庆田李新波温金鹏长安大学理学院陕西西安710064 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

采用三点弯曲实验和有限元仿真方法,对多级加筋面板的变形和破坏进行分析.引入正六边形和内凹六边形两种加筋模式,将具有不同横纵向加筋肋壁厚、圆弧倒角优化的直角边界及二级加筋结构的加筋面板作为研究对象,分析在给定加筋面板几何参... 详细信息

采用三点弯曲实验和有限元仿真方法,对多级加筋面板的变形和破坏进行分析.引入正六边形和内凹六边形两种加筋模式,将具有不同横纵向加筋肋壁厚、圆弧倒角优化的直角边界及二级加筋结构的加筋面板作为研究对象,分析在给定加筋面板几何参数的情况下,横纵向加筋肋壁厚、圆弧倒角优化处理、二级加筋结构对加筋面板结构强度和力学行为的影响.研究表明,加筋面板结构强度随着横纵向加筋肋壁厚的增加而增加,纵向加筋肋壁厚对加筋面板结构影响较大;内凹六边形加筋模式较正六边形加筋模式的加筋面板承载力高;圆弧倒角优化后可以明显改善边角处的应力集中现象、提升加筋面板的结构强度;二级加筋面板的承载能力得到明显提升,且次级加筋层胞元为内凹六边形时提升效果最明显.

关键词：多级加筋面板横纵向加筋肋壁厚承载能力圆弧倒角优化

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层合多孔结构拉剪力学行为分析

塑性工程学报 2024年第5期31卷 208-223页

作者：李旺斐邓庆田许爽李新波宋学力温金鹏长安大学理学院陕西西安710064 长安大学西安市数学与结构损伤检测中的数学技术重点实验室陕西西安710064 中国工程物理研究院总体工程研究四川绵阳621900

基于层合多孔拉剪结构,考虑孔隙率、胞元铺设角度、胞元孔型及复合层数对结构承载力和稳定性的影响,通过实验和有限元仿真计算研究了平面多孔结构的力学性能和破坏形式。结果表明,孔隙率越小,单双层结构抗拉剪性能越大,双层模型增强幅... 详细信息

基于层合多孔拉剪结构,考虑孔隙率、胞元铺设角度、胞元孔型及复合层数对结构承载力和稳定性的影响,通过实验和有限元仿真计算研究了平面多孔结构的力学性能和破坏形式。结果表明,孔隙率越小,单双层结构抗拉剪性能越大,双层模型增强幅度也越大;多孔结构胞元铺设角度为15°时具有更好的塑性变形和抗拉剪性能;正六边形孔型的塑性变形较好,正方形孔型的抗拉剪力较强;多层结构可以增强抗拉剪强度,层合多孔结构裂纹由单层模型发生脆性断裂的裂纹耦合而成。

关键词：层合结构多孔结构 PLA材料拉剪试验