[发明专利]一种在线监测核级设备和管道疲劳损伤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电设备安全研究领域，尤其涉及一种在线监测核级设备和管道疲劳损伤的方法。

背景技术

在核电站服役期间，运行温度和压力的波动在核级设备和管道产生了交变应力，当交变应力达到一定幅度时将对核级设备和管道系统产生疲劳损伤。在核电厂设计阶段，设备和管道承受的运行瞬态是设计瞬态，设计瞬态是基于理想化的计算模型生成的，比实际发生的瞬态要严厉，而且这些设计瞬态发生的次序(即瞬态历程)未知，所以进行核级设备和管道疲劳设计分析时只能假设最不利的瞬态历程，导致计算得出的累积疲劳使用系数十分保守。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，由于设备和管道承受的运行瞬态是设计瞬态，设计瞬态是基于理想化的计算模型生成的，比实际发生的瞬态要严厉，而且这些设计瞬态发生的次序(即瞬态历程)未知，所以，现有技术中计算核级设备和管道疲劳损伤的方法存在计算得出的累积疲劳使用系数较为保守，核级设备和管道的疲劳设计复杂的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种在线监测核级设备和管道疲劳损伤的方法，解决了现有技术中计算核级设备和管道疲劳损伤的方法存在计算得出的累积疲劳使用系数较为保守，核级设备和管道的疲劳设计复杂的技术问题，实现了降低了疲劳计算的保守性，简化核级设备和管道的疲劳设计的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种在线监测核级设备和管道疲劳损伤的方法，所述方法包括：

首先，应用有限元分析软件生成分析位置的格林函数；

然后，应用有限元分析软件生成结构在单位压力和单位机械外载的响应；

然后，通过监测设备对距离所述分析位置的小于等于第一预设距离范围内的流体温度和压力进行监测并记录，其中，计算周期为第一预设周期；

然后，将监测的核电厂实时温度压力数据作为输入，应用格林函数法计算热应力，并计算压力应力和机械外载应力，累积应力得到分析截面的总应力；

然后，对各分析截面进行应力线性化，得到薄膜应力强度和弯曲应力强度；

然后，寻找应力峰值点和应力谷值点，并用雨流法进行应力组合，按照交变应力强度大小排序；

然后，考虑环境因素的影响，对每组应力组合计算疲劳使用系数并累加，得到该组瞬态历程的累积疲劳使用系数；

然后，实时输出该段时间的疲劳使用系数，进而在终端上每隔一段时间输出所述分析位置的累积疲劳损伤，或输出随时间变化的累积疲劳损伤曲线。

进一步的，所述有限元分析软件包括但不限于：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC中的一种或几种。

进一步的，所述应用格林函数法计算热应力具体为：根据阶跃载荷作用下的格林函数和高散的温度曲线求取热应力。

进一步的，所述计算压力应力和机械外载应力具体为：通过有限元软件计算单位压力或单位机械外载下的应力，再将这些单位载荷下的压力或应力放大相应倍数，得到压力应力和机械外载应力。

进一步的，所述用雨流法进行应力组合具体包括：

雨流法根据ASME第Ⅷ卷第二册附录5.B.4给出的推荐流程进行，并做了适应性修改，总体流程如下：

1)从所有峰值和谷值点中选取了差值最大的两个点组合(暂定为时间点m和时间点n，并假设m<n)，并将所有时间点进行重新整理，使得m位于第一个点。应力差值定义如下：

令m和n对应的6个应力分量分别为：

(σ_m)₁₁,(σ_m)₂₂,(σ_m)₃₃,(σ_m)₁₂,(σ_m)₂₃,(σ_m)₁₃

和(σ_n)₁₁,(σ_n)₂₂,(σ_n)₃₃,(σ_n)₁₂,(σ_n)₂₃,(σ_n)₁₃