为完善弹簧金属C形环密封特性分析及设计方法,通过建立精细化分析模型,对压缩回弹特性曲线进行精确模拟,并通过试验数据验证数值方法的有效性和正确性;此外,采用试验设计方法开展结构参数敏感性系统分析,深入研究设计参数对密封特性的交互影响规律;并基于多岛遗传算法(MIGA)建立优化模型,对关键参数进行优化设计研究。研究结果表明,压缩回弹特性曲线模拟结果与试验数据吻合良好,且数值方法具有非常好的稳定性;弹簧丝直径、密封层和包覆层厚度对密封面接触压力特性产生重要影响,但弹簧丝直径不宜过大或过小;采用本文所建立的优化模型及方法,可以快速获得关键参数的最优组合,有效提高密封性能。

蒸汽发生器是压水堆核电厂的关键设备之一,其中的传热管与管板一般采用胀管加焊接的方式保证密封性。传热管与管板之间的焊缝的几何尺寸小,应力情况复杂,同时该位置极易发生泄漏,因此该焊缝的应力分析与评价是核电厂安全的重要基础。文中采用有限元方法对传热管和管板焊缝进行了应力分析,分析中采用了多孔板等效、刚度等效和孔边环向应力等效等多种方法,简化了模型的复杂度,计算得到了各种工况下的应力情况,并按照ASME规范对其进行了评定。

基于某工程的排气管疲劳分析,梳理了各种降低分析保守性的方法：弹塑性修正因子修正,简化弹塑性分析,循环弹塑性分析等,逐步去除分析中的保守量。由于某工程排气管壁厚公差超限导致排气管壁厚相对于原设计尺寸有所减薄。文中针对不符合项中壁厚变化带来的影响进行了分析,从而对排气管的采购和制造提供了指导。

稳压器上封头整体模型结构复杂,特别是含有不符合项后的结构还具有很多不规则因素,有限元分析模型建模困难、计算效率低。文中基于UG以及ANSYS程序,对通过逆向工程生成的含缺陷稳压器上封头整体模型进行了应力及疲劳分析。通过高质量六面体网格划分、间接法瞬态分析以及堆焊层等效换热系数等方法,解决了大规模整体力学分析模型的分析效率低的问题,成功完成了某核电工程含缺陷稳压器上封头结构的不符合项分析工作。