核电主泵结构的简化模型构建方法及梁单元模型构建方法技术

本发明专利技术提供了一种核电主泵结构的简化模型构建方法及梁单元模型构建方法以及据此理论用于动力分析的梁单元模型的构建方法，涉及泵结构的有限元分析技术领域。该核电主泵梁单元模型的构建方法包括：将三维实体主泵结构离散成N个相对独立的轴段单元；针对各个离散单元，获取单元质量参数以及截面参数；根据主泵简化理论，将N个相对独立的轴段单元简化成K个的铁木辛柯梁单元，并形成文梁单元文件（包括铁木辛柯梁单元的质量以及截面参数等）；根据梁单元文件数据，将梁单元文件的数据转化为可供商业软件建立有限元模型的输入数据，并建立有限元模型。有限元模型。有限元模型。

【技术实现步骤摘要】
核电主泵结构的简化模型构建方法及梁单元模型构建方法


[0001]本专利技术涉及泵结构的有限元分析
，尤其是涉及一种核电主泵结构的简化模型构建方法及梁单元模型构建方法。

技术介绍

[0002]在核电建设中，核电设备在应用中被要求在承受一定载荷的情况下，保持一定的功能，因此需要对核电相关设备进行结构力学的分析，进而对系统或者设备的初始设计给出相关的建议。为了进行核电设备的强度、抗震性能的研发，需要对相关设备进行简化，以方便建立结构力学分析模型。
[0003]核电主泵是核反应堆冷却剂系统的主要设备，是核电反应堆的心脏，因此对核电主泵结构的简化尤为重要，核电主泵结构简化后，方便建立结构力学分析模型，以对核电主泵的初始设计给出相关的建议。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，本专利技术提供一种核电主泵结构的简化方法，以方便建立结构力学分析模型，便于对核电主泵的初始设计给出相关的建议。
[0005]本专利技术还提供一种核电主泵结构的梁单元模型构建方法，以方便根据核电主泵结构的简化方法所得数据构建核电主泵结构的用于有限元动力学分析的梁单元模型。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种核电主泵结构的简化方法，主要可以包括以下过程：根据有限元离散思想，将三维实体主泵结构离散成N个相对独立的离散单元后，获取各个离散单元的截面参数及质量参数；在获取各个离散单元的截面参数及质量参数时，对各个离散单元的质量参数、截面参数进行等效计算；在获取各个离散单元的截面参数及质量参数后，先根据主泵简化理论，将N个离散单元简化成K个计算所需的铁木辛柯梁单元，然后再形成梁单元文件，完成三维实体主泵结构到以参数表征的简化模型的转化，其中，K≤N。
[0007]进一步的，在将三维实体主泵结构转化为参数表征的简化模型时，先将三维实体主泵结构根据计算需要分割为定子和转子，再将定子以及转子离散为多个轴段单元，再通过理论计算获取各个轴段单元的截面参数及质量参数。
[0008]进一步的，在模拟三维实体主泵结构的定子和转子之间的连接关系后，再形成梁单元文件。
[0009]本专利技术还提供了一种核电主泵的梁单元模型构建方法，在上述核电主泵结构的简化模型构建方法基础上实现，将梁单元文件中的参数转化为可供商业软件建模的建模参数，再将梁单元文件转化为可供建模分析的梁单元模型。
[0010]进一步的，在将梁单元文件中的参数转化为用于商业软件建模的建模参数时，在商业软件中采用规则梁单元截面参数和集中质量参数表征梁单元文件中的参数。
[0011]进一步的，在将梁单元文件中的参数转化为用于商业软件建模的建模参数时，若所述梁单元文件中的参数难以转化为规则单元模型，且其质量参数能够通过施加于梁端点的集中质量单元去表征时，则在商业软件中通过集中质量单元和商业软件自定义梁单元截面参数进行建模；其中，集中质量单元创建于梁端点。
[0012]进一步的，在将梁单元文件中的参数转化为用于商业软件建模的建模参数时，若所述梁单元文件中的参数难以转化为规则单元模型，且其质量参数难以通过施加于梁端点的集中质量去表征时，则在商业软件中通过集中质量单元和商业软件自定义梁单元截面参数进行建模；其中，集中质量单元创建于轴段重心位置。
[0013]进一步的，将梁单元文件中的参数转化为用于商业软件建模的建模参数的计算过程程序化，以便于直接输出用于商业软件建模的建模参数。
[0014]本专利技术提出的方案至少具有如下优点或有益效果：在对主泵进行离散简化时，根据主泵简化理论，将N个离散单元简化成K个计算所需的铁木辛柯梁单元，使得铁木辛柯梁单元能够对主泵进行更为准确的模拟，能够有效地规避相关条件的限制，以更准确地对核电主泵的结构进行简化，使得后续的计算分析也更加精确。
[0015]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的方法来实现和获得。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例提供的核电主泵的梁单元模型构建方法的流程图。
[0018]图2为本专利技术实施例提供的转化程序的程序框图一。
[0019]图3为本专利技术实施例提供的转化程序的程序框图二。
[0020]图4为本专利技术实施例提供的一个铁木辛柯梁单元示意图。
[0021]图5为本专利技术实施例提供的主泵结构离散示意图。
[0022]图6为本专利技术实施例提供的商业软件建立的通用梁单元模型示意图。
[0023]图7为本专利技术实施例提供的梁单元文件参数转化为规则单元模型示意图。
[0024]图8为本专利技术实施例提供的梁单元文件参数转化为自定义单元I的示意图。
[0025]图9为本专利技术实施例提供的梁单元文件参数转化为自定义单元II的示意图。
[0026]图10为本专利技术实施例提供的梁单元文件参数转化为自定义单元III的示意图。
具体实施方式
[0027]在核电建设中，核电设备在应用中被要求在承受一定载荷的情况下，保持一定的功能，因此需要对核电相关设备进行结构力学的分析，进而对系统或者设备的初始设计给出相关的建议。为了进行核电设备的强度、抗震性能的研发，需要对相关设备进行简化，以
方便建立结构力学分析模型。
[0028]核电主泵是核反应堆冷却剂系统的主要设备，是压水反应堆的心脏，因此对核电主泵结构的简化尤为重要，核电主泵结构简化后，方便建立结构力学分析模型，以对核电主泵的初始设计给出相关的建议。
[0029]目前使用的核电主泵结构的简化方法，主要包括获取各个离散单元的质量参数及截面参数，具体如下：1. 质量参数等效主泵通常由定子及转子组成，定子或者转子又由许多部件组成，一般而言，一个部件被简化为一个铁木辛柯梁，其质量参数包括质量以及转动惯量，一个铁木辛柯梁单元参见附图4，该铁木辛柯梁的质量、转动惯量以及重心位置在规定的统一坐标系下，根据部件尺寸计算而来。
[0030]2. 截面参数等效通常情况下，主泵单个部件是形状异性的复杂结构，为将其简化为一个统一的铁木辛柯梁，需将该部件离散为N个轴段，参见附图5，（1）根据弯曲刚度相等，求解铁木辛柯梁的等效截面参数I在弯矩的作用下，根据梁的纯弯曲理论，梁的转角（斜率）为：其中，为轴段挠度，为轴段弹性模量，轴段弯曲惯性矩。
[0031]对于悬臂梁，在第n轴段端点的斜率为：其中，为轴段弹性模量，为轴段末端所受弯矩，分别为第轴段的惯性矩及长度。
[0032]因此，其弯曲刚度为：当将这些N轴段简化为一个长度为的铁木辛柯梁时，其弯曲刚度为：其中，为铁木辛柯梁等效惯性矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.核电主泵结构的简化模型构建方法，其特征在于，包括以下过程：根据有限元离散思想，将三维实体主泵结构离散成N个相对独立的离散单元后，获取各个离散单元的截面参数及质量参数；在获取各个离散单元的截面参数及质量参数时，对各个离散单元的质量参数、截面参数进行等效计算；在获取各个离散单元的截面参数及质量参数后，将N个离散单元简化成K个计算所需的铁木辛柯梁单元，然后再形成梁单元文件，完成三维实体主泵结构到以参数表征的简化模型的转化，其中，K≤N。2.根据权利要求1所述的核电主泵结构的简化模型构建方法，其特征在于，在将三维实体主泵结构转化为参数表征的简化模型时，先将三维实体主泵结构根据计算需要分割为定子和转子，再将定子以及转子离散为多个轴段单元；再通过理论计算获取各个轴段单元的截面参数及质量参数。3.根据权利要求2所述的核电主泵结构的简化模型构建方法，其特征在于，在模拟三维实体主泵的定子和转子之间的连接关系后，再形成梁单元文件。4.一种核电主泵的梁单元模型构建方法，其特征在于，在权利要求2所述的核电主泵结构的简化模型构建方法基础上实现，将梁单元文件中的参数转化为可供商业软件建模的建模参数，再将所述梁单元文件转化为可供建模分析的梁单元模型。5.根据权利要求4所述的核...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德马，
申请(专利权)人：东方法马通核泵有限责任公司，
类型：发明
国别省市：