應(yīng)用NX-NASTRAN對核級閥進(jìn)行抗震分析，計算了閥門的固有頻率。采用等效靜力法計算閥門在承受地震載荷及組合載荷共同作用下的應(yīng)力及變形，并根據(jù)ASME AG1標(biāo)準(zhǔn)作出了應(yīng)力評定和強(qiáng)度校核。從而驗證核級風(fēng)閥在預(yù)定載荷下能滿足結(jié)構(gòu)完整性。

1、概述

　　核級風(fēng)閥主要應(yīng)用于核島的通風(fēng)系統(tǒng)、安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)出口處等，起阻斷氣流、切斷通風(fēng)系統(tǒng)、防止放射性氣體倒流和對系統(tǒng)的自動隔離作用。風(fēng)閥是核電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵附件，設(shè)計規(guī)范要求對其進(jìn)行抗震分析，目前有限元法已成為各類相關(guān)設(shè)備抗震分析與評價的主要模擬工具。本文利用NX -NASTRAN對核級風(fēng)閥進(jìn)行抗震分析，驗證在地震載荷及其他載荷作用下閥門能否保持壓力邊界的完整性。

2、模態(tài)分析

　　核級風(fēng)閥安全級別為三級，抗震類型為1I，閥門尺寸規(guī)格為1250mm × 1000mm，設(shè)計內(nèi)壓0.005MPa，設(shè)計溫度107℃。閥門(圖1) 主要部件包括閥體、閥板、閥軸、連桿、擺臂、聯(lián)接軸和支架。閥門總質(zhì)量為584.64kg，其中電動裝置約為140kg。閥門部件材料力學(xué)性能見表1。

　　模態(tài)分析中邊界條件為法蘭兩端加載固定位移約束。計算得閥門的第一階頻率為37.43Hz (圖2) 。真空技術(shù)網(wǎng)（http://www.lalazzu.cn/）認(rèn)為由于第一階頻率高于33HZ，可采用等效靜力法計算地震載荷引起的應(yīng)力。

表1 閥門主體材料的機(jī)械性能

圖1 閥門三維模型

3、計算載荷與有限元模型

　　閥門的計算載荷包括自重、內(nèi)壓、管道連接載荷、檢修負(fù)載和地震。各種工況下載荷組合見表2。有限元模型中，閥體、閥軸、閥板、支架、連桿、擺臂和聯(lián)接軸采用實體單元建模，電動裝置采用集中質(zhì)量點模擬，在NX - NASTRAN 中采用四面體十節(jié)點單元對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散，共計429480個單元和818359個節(jié)點(圖3) 。

圖2 閥門第一階模態(tài)

表2 閥門載荷組合

　　SSE 地震載荷分別用三個正交方向同時作用加速度引起的等效靜力代替，其中兩水平方向為5g，豎直方向為3.5g。

圖3 閥門有限元模型

5、結(jié)語

　　抗震分析采用最惡劣的工況、最不利的載荷組合，計算了閥門各重要部件的應(yīng)力，并利用標(biāo)準(zhǔn)限制進(jìn)行評定。結(jié)果表明閥門各部位的應(yīng)力及變形均小于規(guī)定限值，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此，在最嚴(yán)重的地震工況下可保持安全性、可靠性及壓力邊界完整性。