CN106290011A - 一种用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法 - Google Patents

一种用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法 Download PDF

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    • G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight

Abstract

本发明提供一种用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，其包括如下步骤：针对控制棒驱动机构整体进行数值建模分析；针对所设计的隔磁片动态冲击试验装置进行数值建模分析；将上述两种数值建模分析结果进行对比；基于动态冲击试验装置开展隔磁片冲击试验。本发明提供的用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，解决了控制棒驱动机构实际工作状态下隔磁片冲击力学响应无法直接测量的问题，通过数值建模分析验证后的模拟试验方法，针对隔磁片在衔铁冲击作用下的力学响应进行直接测试。

Description

一种用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法
技术领域
本发明涉及核电工程领域，具体涉及一种用于测量核电站控制棒驱动机构中隔磁片受冲击过程的力学响应的方法。
背景技术
AP1000控制棒驱动机构(CRDM)是一种电磁驱动的机械装置。在压水堆中，控制棒驱动机构的作用是在垂直方向定位控制棒组件。通过控制棒驱动机构改变或保持控制棒组件的垂直方向的高度，实现核反应堆的启停，并在反应堆正常运行中调节或维持堆芯的功率水平以及在事故工况下快速停堆。
隔磁片作为控制棒驱动机构中的关键部件，其受到步跃冲击后的动态响应与整体机构的使用寿命直接相关。
鉴于控制棒驱动机构整体为密闭腔体，现有技术无法在其工作状态下直接检测隔磁片的受载状态以及损伤情况，需要寻求能够直观测量隔磁片受衔铁冲击过程中所产生的力学响应的试验方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法。
用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，包括如下步骤：
S1.针对控制棒驱动机构整体进行数值建模分析，得到隔磁片在衔铁冲击作用下的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷；
S2.针对所设计的隔磁片动态冲击试验装置进行数值建模分析，得到隔磁片在衔铁冲击作用下的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷；
S3.将上述两种数值建模分析结果进行对比，验证所设计的动态冲击试验装置是否可用于模拟隔磁片的实际工况；
S4.基于动态冲击试验装置开展隔磁片冲击试验，测试衔铁冲击隔磁片过程中的最大加速度、最大冲击载荷、隔磁片基座环向以及竖直方向应变。
优选地，所述步骤S1中，针对控制棒驱动机构整体进行适当简化后，利用数值模拟软件建立三维轴对称动态有限元分析模型，得到衔铁冲击隔磁片过程中的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷等响应。
优选地，所述步骤S2中，将不同材质的隔磁片制作成单向拉伸标准试验件并进行单向拉伸测试，得到的试验数据用于数值建模后的弹塑性分析过程，得到衔铁冲击隔磁片过程中的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷等响应。
优选地，所述步骤S4中，基于动态冲击试验装置开展冲击试验，分别测试隔磁片所处介质差异、基座刚度差异、隔磁片材料差异、隔磁片组合方式差异对冲击试验结果的影响。
优选地，所述介质为空气介质或水介质。
优选地，用于测试控制棒驱动机构中隔磁片受冲击过程力学响应。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，解决了控制棒驱动机构实际工作状态下隔磁片冲击力学响应无法直接测量的问题，通过数值建模分析验证后的模拟试验方法，针对隔磁片在衔铁冲击作用下的力学响应进行直接测试。
附图说明
图1是本发明方法实现的流程示意图。
图2是针对控制棒驱动机构整体进行数值建模分析得到的隔磁片应力云图。
图3是针对所设计的动态冲击试验装置进行数值建模分析得到的隔磁片应力云图。
图4是实施例中得到的基座差异对冲击过程中衔铁加速度产生的影响。
图5是实施例中得到的基座差异对冲击过程中冲击载荷产生的影响。
图6是实施例中得到的基座差异对冲击过程中隔磁片基座的环向应变产生的影响。
图7是实施例中得到的基座差异对冲击过程中隔磁片基座的竖直方向应变产生的影响。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1-7所示，用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，包括如下步骤：
S1.针对控制棒驱动机构整体进行数值建模分析，得到隔磁片在衔铁冲击作用下的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷；
S2.针对所设计的隔磁片动态冲击试验装置进行数值建模分析，得到隔磁片在衔铁冲击作用下的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷；
S3.将上述两种数值建模分析结果进行对比，验证所设计的动态冲击试验装置是否可用于模拟隔磁片的实际工况；
S4.基于动态冲击试验装置开展隔磁片冲击试验，测试衔铁冲击隔磁片过程中的最大加速度、最大冲击载荷、隔磁片基座环向以及竖直方向应变。
所述步骤S1中，针对控制棒驱动机构整体进行适当简化后，利用数值模拟软件建立三维轴对称动态有限元分析模型，得到衔铁冲击隔磁片过程中的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷等响应。
所述步骤S2中，将不同材质的隔磁片制作成单向拉伸标准试验件并进行单向拉伸测试，得到的试验数据用于数值建模后的弹塑性分析过程，得到衔铁冲击隔磁片过程中的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷等响应。
所述步骤S4中，基于动态冲击试验装置开展冲击试验，分别测试隔磁片所处介质差异、基座刚度差异、隔磁片材料差异、隔磁片组合方式差异对冲击试验结果的影响。所述介质为空气介质或水介质。
该方法用于测试控制棒驱动机构中隔磁片受冲击过程力学响应。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1、本实施例提供的测量隔磁片使用寿命的疲劳试验方法，解决了控制棒驱动机构实际工作状态下隔磁片冲击力学响应无法直接测量的问题，通过数值建模分析验证后的模拟试验方法，针对隔磁片在衔铁冲击作用下的力学响应进行直接测试。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.针对控制棒驱动机构整体进行数值建模分析，得到隔磁片在衔铁冲击作用下的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷；
S2.针对所设计的隔磁片动态冲击试验装置进行数值建模分析，得到隔磁片在衔铁冲击作用下的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷；
S3.将上述两种数值建模分析结果进行对比，验证所设计的动态冲击试验装置是否可用于模拟隔磁片的实际工况；
S4.基于动态冲击试验装置开展隔磁片冲击试验，测试衔铁冲击隔磁片过程中的最大加速度、最大冲击载荷、隔磁片基座环向以及竖直方向应变。
2.根据权利要求1所述的用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，其特征在于，所述步骤S1中，针对控制棒驱动机构整体进行适当简化后，利用数值模拟软件建立三维轴对称动态有限元分析模型，得到衔铁冲击隔磁片过程中的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷等响应。
3.根据权利要求1所述的用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，其特征在于，所述步骤S2中，将不同材质的隔磁片制作成单向拉伸标准试验件并进行单向拉伸测试，得到的试验数据用于数值建模后的弹塑性分析过程，得到衔铁冲击隔磁片过程中的第一主应力、衔铁在冲击过程中的最大加速度以及所产生的最大冲击载荷等响应。
4.根据权利要求1所述的用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，其特征在于，所述步骤S4中，基于动态冲击试验装置开展冲击试验，分别测试隔磁片所处介质差异、基座刚度差异、隔磁片材料差异、隔磁片组合方式差异对冲击试验结果的影响。
5.根据权利要求4所述的用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，其特征在于，所述介质为空气介质或水介质。
6.根据权利要求1所述的用于测试隔磁片受冲击过程力学响应的方法，其特征在于，用于测试控制棒驱动机构中隔磁片受冲击过程力学响应。
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