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第22卷增刊2计算机辅助工程Vol.22Suppl.2

2013年10月ComputerAidedEngineeringOct.2013

论文所属行业:土建

CPR1000安全壳结构极限承载能力分析

摘要：安全壳的极限承载能力，是评估安全壳安全性和可靠性至关重要的指标。本文在ABAQUS中通过

分离式建模建立CPR1000堆型安全壳三维有限元模型，在自重及预应力荷载下，施加0～3倍范围内压荷

载进行了非线性有限元分析。对于破坏准则，本文提出安全壳的极限承载能力包括功能性失效和结构破坏

两个阶段，并给出了相应的破坏准则。计算结果显示，在内压荷载达到1.83倍设计内压时，大量混凝土开

裂，钢衬里部分屈服，可认为安全壳达到功能性失效。在内压荷载达到2.16倍设计内压时，预应力筋开始

屈服，可认为安全壳达到承载力极限状态。

关键词：安全壳；预应力；内压荷载；极限承载力；功能性失效；结构破坏

中图分类号：TU35文章标志码：A

UltimatecapacityanalysisofCPR1000containment

Abstract:Theultimatecapacityofcontainmentisoneofthemostimportantparametersinevaluatingthesecurity

andreliabilityofthecontainment.Thispaperdescribesglobalnonlinearanalysisonthe3D-solidcontainment

modelembeddedwithprestresstendonsundergravity、prestressloadsand0~3timesofdesigninternalpressure.

Failurepredictionsbasedonfailurecriteria,Thispaperproposestwophasesfailurecriteriainpredictingthe

ultimatecapacityofcontainment::thefunctionalfailureandthestructuralfailure.Thecalculationshows，when

theinternalpressurecomesto1.83timesofdesignpressure,mostoftheconcretecracks,andthelineryielded,the

containmentcametofunctionalfailure.whentheinternalpressurecomesto2.16timesofdesignpressure,the

prestresstendonsyielded,thecontainmentcametostructuralfailure.

Keywords:containment；internalpressure；ultimatecapacity；functionalfailure；structuralfailure

0引言

国NRC联合完成的大比例安全壳模型实验及分析最

为著名

[1]。

安全壳是核反应堆的围护结构，是继核燃料包

壳、一回路压力边界之外的第三道安全屏障。安全

壳在设计基准内压、严重事故内压状态下的工作性

能及其极限承载能力，是评估安全壳安全性和可靠

性至关重要的指标。在所见到的国际上针对安全壳

极限承载能力的研究涵盖了几乎所有堆型，如压水

堆、沸水堆[5]、重水堆。其中尤以日本NUPEC和美

CPR1000是基于大亚湾核电站和岭澳核电站基

础上进行翻版改进的机型，通过极限承载能力分

析，了解CPR1000安全壳的极限承载能力，实现对

安全壳安全裕量的评估，同时为超设计基准事故下

的安全壳性能评价提供参考依据。本文分析采用通

用有限元软件ABAQUS。荷载工况、材料本构按规范

标准选取，破坏准则的确定参考国内外相关试验、

收稿日期：2013-09-01

作者简介：

2计算机辅助工程2013年

研究结果。通过分离式建模建立CPR1000堆型安全安全壳的材料主要包括混凝土，普通钢筋，钢

壳三维弹塑性模型，在自重及预应力荷载下，对模衬里和预应力钢筋。材料本构采用规范上提供的参型施加0~3倍内压荷载进行非线性有限元分析