[发明专利]一种基于楼层反应谱的核电厂设备抗震性能评估方法

摘要

本发明涉及一种基于楼层反应谱的核电厂设备抗震性能评估方法，属于核电厂运行安全技术领域。本方法首先将核电设备简化为单自由度阻尼体系，建立运动方程，选取阻尼比和圆频率；第二步，选取分析步长；第三步，逐时间步计算，对于第i个时间步，已知t_i‑1时刻的位移和速度，由本发明所列出的递推公式计算第i个时间步上t_i时刻的位移、速度；第四步，由运动方程计算第i个时间步上t_i时刻的加速度，最后计算加速度响应曲线的峰值，作为给定频率和阻尼比的楼层谱值，用于绘制楼层反应谱，根据楼层反应谱，首先对核电厂设备抗震性能的评估。本发明方法具有更高的求解精度，且操作步骤简单，容易实施，具有很强的工程应用价值。

主权项

1.一种基于楼层反应谱的核电厂设备抗震性能评估方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)将核电厂的任意一台设备简化为一个单自由度阻尼体系，建立该设备的运动方程如下：其中，u、分别为该设备的质点位移、速度和加速度，ξ为设定的单自由度阻尼体系的阻尼比，包括0.5％、2％、3％、4％、5％、7％、10％共7个阻尼比，ω为设定的单自由度阻尼体系圆频率，其选取需满足《核电厂抗震设计规范》关于频率间隔的规定，a^f为该设备所在楼层的加速度，上标f表示该设备所在的楼层；(2)设定一个分析上述运动方程的时间步长Δt，该时间步长Δt为楼层加速度a^f的记录间隔，且满足(3)对于上述运动方程分析过程中的第i个时间步，已知t_i‑1分析时刻的该设备的位移u_i‑1和速度利用下式计算得到该设备在第i个时间步上t_i分析时刻的位移u_i和速度其中，A和Pⁱ分别为二维矩阵和向量，表达式分别为：(4)根据上述步骤(3)得到的该设备在第i个时间步上t_i分析时刻的位移u_i和速度通过下式计算t_i分析时刻该设备质点的加速度：(5)遍历所有时间步，重复步骤(3)和步骤(4)，得到该设备在所有分析时刻的质点加速度，从所有分析时刻的质点加速度中获取质点加速度的最大值作为与步骤(1)设定的单自由度阻尼体系圆频率ω所对应的楼层反应谱的加速度值；(6)重新依次设定多个不同的单自由度阻尼体系圆频率ω，重复步骤(1)‑步骤(5)，依次计算得到多个与不同ω相对应的楼层反应谱的加速度值，根据多个圆频率对应的加速度值，将其连线，得到该与步骤(1)设定的阻尼比ξ相对应的楼层反应谱；(7)重新设定7个不同阻尼比ξ，重复步骤(1)‑步骤(6)，依次计算得到与7个不同阻尼比ξ的相对应的7个楼层反应谱；(8)计算待测核电厂设备的圆频率ω，其中m为质量，k为设备的刚度，根据待测核电厂设备的材质，确定相应的阻尼比，根据计算得到的圆频率和确定的阻尼比，利用步骤(7)得到的楼层反应谱，得到待测核电厂设备的计算加速度，将该计算加速度与待测核电厂设备的额定加速度相比，计算加速度越小，说明待测核电厂设备的抗震性能越好。