Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительная механика

Диссертационная работа:

Петренко Андрей Валерьевич. Динамика сооружений и оборудования АЭС при экстремальных внешних воздействиях : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.17 : СПб., 2005 203 c. РГБ ОД, 61:05-5/2313

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 5

ВВЕДЕНИЕ 6

Глава 1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС ПРИ
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ И ОСОБЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ 9

  1. Сейсмические расчеты сооружений и оборудования по спектрам отклика 9

  2. Гипотеза о статистической независимости поэтажных акселерограмм при расчетах оборудования на сейсмостойкость 17

  3. Зависимость интенсивности колебаний сооружений и нагрузок на оборудование АЭС от жесткости грунтового основания при расчетах на землетрясение, падение самолета и действие воздушной ударной волны 18

  4. Использование высоковязких демпферов для снижения интенсивности колебаний сооружений и оборудования АЭС при землетрясении и других особых динамических воздействиях 20

  1. Современные методы активной сейсмозащиты 20

  2. Технология высоковязких демпферов, их применение для оборудования и трубопроводов 25

1.5 Постановка задач исследования 27

Глава 2 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ МЕТОДОВ СУММИРОВАНИЯ МОДАЛЬНЫХ

ОТКЛИКОВ ПРИ РАСЧЕТЕ КОНСТРУКЦИЙ ПО ЛСТ 28

  1. Предварительные замечания 28

  2. Зависимость модальной корреляции от частоты и демпфирования 29

  3. Зависимость модальной корреляции от длительности землетрясения 33

  4. Зависимость модальной корреляции от формы спектра землетрясения 35

  5. Недостатки и достоинства рассматриваемых методов суммирования модальных откликов 39

  1. Методы «10% близости» 39

  2. Методы «Двойных сумм» и CQC 41

  3. Метод Гупты 44

  4. Упрощения метода Гупты 46

  5. Эффекты, учитываемые методами 46

2.6. Примеры расчетов 47

  1. Опыт предыдущих исследований 47

  2. Пример расчета трубопровода АЭС 48

2.6.3 Пример расчета подогревателя низкого давления АЭС 51

  1. Пример расчета цилиндра низкого давления турбоагрегата АЭС 53

  2. Пример расчета здания реакторного отделения № 1 АЭС 55

  3. Пример расчета здания реакторного отделения № 2 АЭС 58

2.7 Выводы по главе 2 62

Глава 3 ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗЫ О СТАТИСТИЧЕСКОЙ НЕЗАВИСИМОСТИ
КОМПОНЕНТ АКСЕЛЕРОГРАММ ПРИ РАСЧЕТАХ СООРУЖЕНИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ
НА СЕЙСМОСТОЙКОСТЬ 64

3.1 Коэффициенты корреляции компонент акселерограммы и их зависимость от
выбора системы координат 64

3.2 Причины возникновения корреляции компонент поэтажных акселерограмм 71

3.3 Определение коэффициентов корреляции компонент ПА на примере зданий
реактора АЭС 74

3.4. Зависимость коэффициентов корреляции компонент ПА от конкретной
реализации сейсмического воздействия 81

3.5 Влияние грунтовых условий на эффект возникновения статистической
зависимости компонент поэтажных акселерограмм 86

3.6 Влияние статистической зависимости компонент ПА на результаты сейсмического
расчета оборудования, установленного в зданиях и сооружениях 96

3.7 Выводы 103

Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ИНТЕНСИВНОСТИ КОЛЕБАНИЙ

СООРУЖЕНИЙ И ИНЕРЦИОННЫХ НАГРУЗОК НА ОБОРУДОВАНИЕ ОТ ЖЕСТКОСТИ
ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ ПРИ ОСОБЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ 105

  1. Предварительные замечания 105

  2. Расчетная модель сооружения и свойства грунтового основания 105

  1. Зависимость ПСО при сейсмическом воздействии от жесткости грунтового основания 106

  2. Зависимость ПСО при воздействии воздушной ударной волны от жесткости грунтового основания 108

  1. Зависимость ПСО при ударе самолета от жесткости грунтового основания 111

  2. Выводы 112

Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ДЕМПФЕРОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ

ИНТЕНСИВНОСТИ КОЛЕБАНИЙ СООРУЖЕНИЙ И НАГРУЗОК НА ОБОРУДОВАНИЕ

АЭС ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВНЕШНИХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ ИЗ

5.1 Конструктивные особенности здания реакторного отделения АЭС 113

5.2 Изучение эффективности демпфера «ВД» на примере системы с
двумя степенями свободы 119

5.3 Изучение эффективности демпфера ВД с помощью стержневой и
пространственной моделей здания РО 123

5.4 Изучение поведения здания РО с вязко-упругой связью при землетрясении,
воздействии воздушной ударной волны и падении самолета 125

  1. Сейсмическое воздействие 125

  2. Воздействие при падении самолета 130

  3. Воздействие воздушной ударной волны 133

  4. Обобщенные спектры ответа при землетрясении, падении самолета и ВУВ .136

  5. Нагрузки на демпферы при экстремальных внешних воздействиях 138

  1. Альтернативный вариант установки связи с демпферами 139

  2. Выводы 141

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 142

ЛИТЕРАТУРА 145

ПРИЛОЖЕНИЕ 152

  1. Результаты расчета трубопроводной системы (к п. 2.6.1) 152

  2. Результаты расчета подогревателя низкого давления (к п. 2.6.2) 167

  3. Результаты расчета цилиндра низкого давления турбоагрегата(к п. 2.6.3) 170

  4. Результаты расчета здания реакторного отделения № 1 (к п. 2.6.4) 174

  5. Результаты расчета здания реакторного отделения № 2 (к п. 2.6.5) 175

5 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АЭС — атомная электростанция;

ВУ В - взрывная ударная волна;

ГЦН — главный циркуляционный насос;

ДХО - динамические характеристики основания;

ККСК - квадратный корень суммы квадратов;

КЭ - конечный элемент;

ЛСТ - линейно-спектральная теория;

НДС — напряженно-деформированное состояние;

ПА - поэтажная акселерограмма;

ПНД - подогреватель низкого давления;

ПСО — поэтажный спектр ответа;

РО - реакторное отделение;

САОЗ - система аварийного охлаждения зоны;

СК — система координат;

СО - спектр ответа (отклика);

СПОТ - система пассивного отвода тепла;

УС - удар самолета;

ЦНД — цилиндр низкого давления;

ЭВДВ - экстремальное внешнее динамическое воздействие;

CQC — complete quadratic combination.

Введение к работе:

Важнейшей задачей при проектировании и эксплуатации атомных электростанций (АЭС) является обеспечение их безопасности, надежности и экологической приемлемости при всех режимах эксплуатации [55], в том числе при экстремальных внешних динамических воздействиях (ЭВДВ) природного и техногенного характера [64]. Для этого необходимо обеспечить как прочность сооружений, так и работоспособность находящегося в них оборудования, отвечающего за радиационную безопасность [23,24]. Одним из наиболее опасных и интенсивных природных воздействий является землетрясение[41, 49]. Наиболее опасными техногенными воздействиями считаются удар падающего самолета (УС) и воздушная ударная волна (ВУВ) [41].

Актуальность проведенных исследований обусловлена следующим.

В последнее время для расчетов при ЭВДВ как сооружений, так и находящегося в них оборудования АЭС, используются детальные математические модели, отражающие не только поведение конструкций в целом, но и локальные эффекты. С помощью таких моделей обнаруживаются неизвестные ранее явления и закономерности, влияющие на безопасность АЭС и требующие изучения.

Одним из примеров этого является возникновение статистической зависимости компонент сейсмических поэтажных акселерограмм (ПА) сооружений. Ее учет влияет на задание сейсмического воздействия при расчете оборудования и трубопроводов АЭС и на их напряженно-деформированное состояние.

Другой пример связан с расчетами на ЭВДВ сооружений и находящегося в них оборудования АЭС по линейно-спектральной теории (ЛСТ). Она разработана более полувека назад для простейших динамических моделей. Поэтому ее применимость и ограничения при современном уровне детального проектирования нуждаются в дополнительной проверке и обосновании, в особенности для реализации крупных проектов строительства АЭС в последние годы.

В настоящее время актуальна задача продления ресурса энергоблоков действующих АЭС. Как правило, возникает проблема обоснования их безопасности при более интенсивных ЭВДВ, чем принималось при проектировании. В связи с этим нужно, во-первых, определить запасы прочности, заложенные в конструкциях благодаря применявшимся ранее методам проектирования и расчета, например ЛСТ. Во-вторых, необходимо обосновать безопасность АЭС при более высоких уровнях ЭВДВ. В-третьих, следует разрабатывать новые эффективные методы обеспечения безопасности сооружений и находящегося в них оборудо-

7
вания при ЭВДВ. В частности, использование высоковязких демпферов

может значительно сократить затраты на перепроектирование АЭС на более высокий уровень ЭВДВ.

Диссертация посвящена решению названных выше проблем, что и определяет ее актуальность.

Научная новизна работы состоит в следующем.

  1. Проведен качественный и количественный сравнительный анализ всех методов суммирования модальных откликов линейно-спектральной теории, предусмотренных отечественными, международными и зарубежными нормами проектирования АЭС, на базе рассмотрения детальных пространственных моделей двух зданий реакторных отделений и типового оборудования АЭС (трубопровод, теплообменник и цилиндр низкого давления турбоагрегата). Дана оценка точности всех методов и основополагающего для них уравнения Розенблюэта, сформулированы рекомендации об их применимости.

  2. Обоснована основная гипотеза, использующаяся при проектировании АЭС: о независимости компонент акселерограмм на грунте при землетрясении. Аналитически скорректирован нормативный критерий выполнения этой гипотезы с учетом зависимости от используемой системы координат, а также определена оценка вероятности выполнения гипотезы путем обработки 1054 записей землетрясений, зарегистрированных за последние 30 лет на территории Европы.

  1. На примере двух зданий реакторных отделений и машинного зала АЭС установлены возможность возникновения статистической зависимости компонент поэтажных акселерограмм, основные причины этого явления и степень влияния на него реализации сейсмического процесса и грунтовых условий. Продемонстрировано влияние такой зависимости на напряженно-деформированное состояние типового оборудования АЭС, и даны рекомендации по ее учету.

  2. На примере здания реакторного отделения исследована зависимость интенсивности колебаний сооружения от жесткости грунта при основных видах экстремальных внешних воздействий на основе поэтажных акселерограмм и спектров ответа. Установлена необходимость учета этого фактора не только при сейсмическом воздействии, но и при ударе самолета и взрывной ударной волне.

  3. На примере типового здания реакторного отделения АЭС разработан и обоснован эффективный метод снижения вынужденных колебаний сооружения при экстремальных внешних воздействиях с помощью высоковязких демпферов, связывающих различные структурные элементы сооружения.

8
Теоретическая и практическая значимость (внедрение результатов)

Результаты исследований методов суммирования модальных откликов в линейно-спектральной теории сейсмостойкости и влияния грунтовых условий на поэтажные спектры при землетрясении, ударе самолета и взрывной ударной волне использованы ФГУП «Атом-энергопроект» (Москва) и ООО «ЦКТИ-Вибросейсм» (Санкт-Петербург) при проектировании АЭС.

Результаты исследований по использованию высоковязких демпферов внедрены ООО «ЦКТИ-Вибросейсм» при разработке методик их применения.

Апробация работы и публикации

По результатам исследований сделаны девять докладов на конференциях:

Семинар «Сейсмостойкость и сейсмозащита зданий и сооружений», заседание секции «Строительная механика» Дома ученых им. М. Горького РАН, ноябрь 2004, С-Петербург;

Международный симпозиум «Сейсмическая переоценка существующих АЭС, МАГАТЭ, Вена, август 2003 (два доклада);

17-ая Международная Конференция «Структурная механика в реакторостроении» (SMIRT), Прага, август 2003;

Научно-технический семинар ЦНИИСК им. Кучеренко «Совершенствование и развитие

нормативной базы по сейсмостойкому строительству», Москва, апрель 2003;

V-я Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием, Сочи, сентябрь 2003 (три доклада);

Совещание-семинар МПС и ЖКХ Республики Алтай в соответствии с ФЦП «Сейсмобе-зопасность территории России», Горно-Алтайск, январь 2004.

Основные результаты исследований диссертации были опубликованы в 9-ти печатных работах, в том числе в трудах 2-х международных конференций.

Подобные работы
Сухин Кирилл Александрович
Развитие и применение энергетического варианта метода частотно-динамической конденсации для решения неполной проблемы собственных значений и собственных векторов в динамике сооружений
Жуков Кирилл Анатольевич
Динамика вырастных элементов гидробиотехнических сооружений
Жадановская Екатерина Александровна
Моделирование пространственно-временной динамики стеблевого кукурузного мотылька под воздействием трансгенной кукурузы
Ценцевицкий Андрей Андреевич
Квазирезонансные стабилизирующие воздействия на нелинейные системы с хаотической динамикой (Анализ и синтез)
Думнов Виктор Петрович
Динамика прямоточного контура при больших возмущающих воздействиях применительно к пусковым режимам прямоточных котлов
Кубанова Асият Караджашевна
Математическое моделирование динамики движения трехкомпонентных сред при различных внешних воздействиях
Антонова А.О.
Оптимизация траектории полета самолета с учетом воздействия атмосферной турбулентности и исследование влияния размеров самолета на динамику полета в турбулентной атмосфере
Кошмаров Михаил Юрьевич
Моделирование динамики начальной стадии пожара в помещениях, зданиях и сооружениях при воспламенении горючей жидкости
Рясный Сергей Иванович
Оптимизация условий эксплуатации оборудования и сооружений реакторных установок
Синько Валерий Фёдорович
Комплексная электрохимическая защита от коррозии сооружений и оборудования в грунтах и жидких средах химических производств

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net