[发明专利]一种系统级分析模型各部件动力贡献度分析方法及系统

说明书

本发明公开了一种系统级分析模型各部件动力贡献度分析方法，包括：建立反应堆系统的动力分析模型提取全局质量矩阵和全局刚度矩阵；对动力分析模型进行模态分析；获取动力分析模型的模态应变能方程，并获取各阶模态下各单一部件的模态应变能；获取归一化模态应变能，并获取各单一部件的动力贡献程度。本发明还公开了一种系统级分析模型各部件动力贡献度分析系统。本发明利用本发明提供的计算方法，能够定量研究和考察系统级动力分析模型中各设备或部件在特定自由度下的动力贡献程度，且在设备或部件设计初期就可充分掌握其在存在系统耦合作用下的动态贡献程度，为设备和部件的初步力学设计和后续结构优化提供定量参考依据。

技术领域

本发明涉及反应堆结构力学领域，具体涉及一种系统级分析模型各部件动力贡献度分析方法及系统。

背景技术

反应堆主要系统(冷却剂系统、反应堆系统、净化系统、辅助系统等)的动力分析和载荷分配计算是反应堆和其附属系统结构设计中的重要环节，是对结构安全性评估的主要技术手段。系统级的动力分析与计算是开展反应堆系统载荷分配研究和安全分析的上游。系统级动力分析模型通常包括反应堆及一回路系统中的主要设备(如，反应堆压力容器、冷却剂主泵、蒸汽发生器、稳压器)、管道(如，主管道、辅助管道)和其他辅助系统(如，余热排出系统、净化系统等)等。系统级动力分析模型通常通过有限元方法建立，通过对各主要设备和部件的简化，抽象出能够描述系统主要动力特征的力学模型。其主要是用来计算系统在受到外界动态载荷作用下(如，地震、LOCA、冲击等)各主要设备与部件的位移与反作用力，为进一步细化分析各部件的承载强度和应力评估提供计算输入。

系统级动力分析主要通过频域内的模态分析、谱分析、谐响应分析及时域内的非线性瞬态分析的方式展开。由于系统级模型中通常包括大量的非线性因素，且模型规模较为庞大，因此通过全尺寸模拟系统级模型来获得单个部件或设备的动态响应贡献程度将会耗费大量机时和计算代价。如何通过一种快速的方法考察系统级模型在特定载荷条件下各部件的动力贡献程度，是分析部件动力特性的重要因素。

现阶段工程上主要通过模态分析的方法来考察整个系统的动态特性。尽管模态分析能够给出系统在一定频段内的共振频率与振型分布，但现有的分析方法与计算软件无法给出系统级模型中某个设备或部件的主导共振频率和主要参与质量。工程中常用的方法是通过观察特定模态下系统所有节点的振型位移，进而定性判断某阶共振频率下运动幅度较大的部件。由于模态分析中的振型函数通常针对系统模型的质量矩阵进行了归一化处理，因此这种定性的判断方法无法在物理坐标上给出真实的部件动力贡献度描述，仅能根据分析者的工程经验给出大致的判断，无法在设备的设计初期就给出快速的力学设计建议。

综上所述，发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现现阶段的技术至少存在如下问题：

1.现有公开发表的文献与资料缺少针对系统级动力分析模型下对各部件动力贡献程度的定量研究。

2.工程中通过定性观察系统级模型的振型分布来确定部件动力贡献度的方式缺乏理论支承，且无法给出定量描述。

3.通过开展系统级模型非线性瞬态分析获取单个部件动力贡献度的方式计算代价较高，不利于系统设计初期的快速迭代。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中缺少针对系统级动力分析模型下对各部件动力贡献程度分析技术，无法对各部件动力贡献程度给出定量描述，目的在于提供一种系统级分析模型各部件动力贡献度分析方法及系统，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：