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利用PIPESTRESS软件的常见支架力学建模分析论文

引言

xx年3月11日，日本因地震、海啸发生了福岛核事故。日本

福岛核事故给核电业界造成了巨大和深远的影响。我国政府在日本福

岛事故发生后第5天对国内核电发展做出四项决定(称“国四条”)，

要求对核设施进行全面检查，严格审批核电新项目，抓紧编制核安全

规划，调整完善核电中长期发展规划，在核安全规划批准前，暂停审

批核电项目。这一事故直到4年后的今天，仍然对核电业界产生着深

远的影响。

从国家战略角度，当时我们国家的核电投运装机容量只有大约

1000万kW，然而在技术路线上已经是百花齐放，有引进法国的M310、

加拿大的CANDU重水堆、田湾的VVER，以及基于M310改进的CPR1000

机型。在建的还有引进的AP1000和EPR三代技术;自主研发的有国家

核电的CAP1400技术、中广核的ACPR1000+技术和中核的ACP1000技

术。技术型号过多已经影响到了我国核电产业的快速发展，因此国家

层面希望尽量能够统一到一两种技术路线的发展路径上来，形成产业

链优势和规模优势，减少资源浪费，降低成本。从技术角度，ACPR1000+

技术和ACP1000技术有着类似的设计理念和技术基础，部分设计参数

十分接近，两者融合起来的技术难度相对较低，技术上是可行的。于

是，中广核确定将ACPR1000+技术和ACP1000技术进行融合，融合后

的技术以“三个实体隔离的安全系列”和“177堆芯”为主要技术特

征，名称确定为“华龙一号”。

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“华龙一号”项目主要应用力学PIPESTRESS软件进行力学分析

计算。

1PIPESTRESS软件和常用支架

1.1PIPESTRESS软件简介及主要功能

PIPESTRESS软件是被国际广泛使用的核级管道力学分析软件，

目前广泛应用于美国、法国、中国以及日本。其主要功能如下：完善

的管道模型以及计算结果的前后处理功能;核级管道结构静力学分析，

包括结构自重、热膨胀、风载荷、雪载荷、沉降以及预应力分析等;

核级管道结构反应谱分析;核级管道时程分析，可进行力时程或加速

度时程分析;核级管道热分层分析;核级管道疲劳分析。几乎包含了目

前核电行业常用的标准规范，例如ASME、RCCM、KTA、EN13480等。

1.2管道支架定义及类型

管道支架(简称为支架)是支撑管道的一种结构件，又被称作管

道支座、管部等。它作为管道的支撑结构，根据管道的运转性能和布

置要求，管架分成固定和活动两种。设置固定点的地方成为固定支架，

这种管架与管道之间不能发生相对位移，而且，固定管架受力后的变

形与管道补偿器的变形值相比，应当很小，因为管架要具有足够的刚

度。设置中间支撑的地方采用活动管架，管道与管架之间允许产生相

对位移，不约束管道的热变形。我们根据支架约束功能的不同，把支

架划分为刚性支架、弹吊支架、阻尼器支架等。

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在使用PIPESTRESS进行管道计算时，管道上设置了支架的位置

需要施加约束。本文对常用的支架(如刚性支架、弹吊、阻尼器等)

该如何在程序中实现约束管道的功能进行了总结。

2如何在PIPESTRES