核主泵脫離式飛輪完整性分析.pdf

1、核主泵是核反應(yīng)堆冷卻劑泵的簡稱，位于核島一回路系統(tǒng)中，是一回路系統(tǒng)里唯一的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，是一回路系統(tǒng)的重要組成部分，被喻為核電站的心臟，屬于核Ⅰ級安全泵。核主泵飛輪是主泵中的重要功能部件之一，一般安裝在主泵電機(jī)軸的端部，主要作用是當(dāng)核電站出現(xiàn)斷電事故時，主泵機(jī)組通過飛輪的惰轉(zhuǎn)慣量緩慢降速，使反應(yīng)堆中的熱量被冷卻劑緩慢帶走，從而避免反應(yīng)堆內(nèi)燃料元件的燒毀。由此可見飛輪的完整性對核主泵來說意義重大。
　　飛輪完整性是指飛輪在核主泵里高速運(yùn)

2、行時，飛輪的結(jié)構(gòu)和功能保持完整的特性。對飛輪完整性進(jìn)行分析，需要考慮飛輪可能發(fā)生的失效形式。核主泵飛輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的失效形式有:飛輪在不同轉(zhuǎn)速下的組合應(yīng)力數(shù)值超過規(guī)范大小;飛輪轉(zhuǎn)速過高導(dǎo)致局部應(yīng)力超過塑性極限，飛輪的局部進(jìn)入塑性區(qū)直至整體進(jìn)入塑性流動階段導(dǎo)致飛輪變形過大;飛輪表面存在裂紋，在疲勞載荷作用下擴(kuò)展至臨界裂紋長度導(dǎo)致飛輪發(fā)生斷裂。
　　由于核主泵飛輪的特殊作用，國外對于飛輪的公開文獻(xiàn)很少，國內(nèi)的研究大多集中在柴油

3、機(jī)飛輪等行業(yè)的飛輪。對飛輪的組合應(yīng)力計(jì)算，目前已有相對成熟的有限元方法，但對飛輪的局部塑性屈服和完全塑性屈服問題研究較少。同時，關(guān)于飛輪斷裂分析的研究多是集中在計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子或用實(shí)驗(yàn)手段觀察斷口來推測斷裂原因。
　　本文對飛輪完整性分析采用解析法與有限元法相結(jié)合的方法，兩者的分析計(jì)算結(jié)果相互驗(yàn)證。解析法根據(jù)彈性力學(xué)推導(dǎo)出組合應(yīng)力解析公式，以該公式為基礎(chǔ)推導(dǎo)出飛輪塑性失效轉(zhuǎn)速的解析解;根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)理論推導(dǎo)出組合應(yīng)力強(qiáng)度因子解