(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221074783 6.2 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 中国核电工程有限公司 地址 100840 北京市海淀区西三环北路1 17 号 (72)发明人 杨林民　王艳苹　盛锋　兰天宝　 余顺利　弓振邦　彭星铭　刘宝君　 高齐乐　宿昊　刘诗华　王春明　 王元珠　刘嘉一　詹自敏　龙波　 陈丽　宁庆坤　郑修鹏　周航　 赵秀军　 (74)专利代理 机构 北京天悦专利代理事务所 (普通合伙) 11311 专利代理师 田明　任晓航(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种核工程设备有限单元法力学综合分析 系统及方法 (57)摘要 本发明涉及一种核工程设备有限单元法力 学综合分析系统及方法， 属于核工程设备力学分 析技术领域， 所述系统包括模型文件准备模块、 计算文件准备模块、 启动模块和计算分析模块， 通过模型文件准备模块建立设备结构的三维模 型， 并划分有限元网格， 形成模型文件， 通过计算 文件准备模块对所述模型文件定义评定准则相 关参数、 材料参数、 边界条件和载荷， 从而形成计 算文件； 通过启动模块读取所述模 型文件和所述 计算文件， 选择分析模式后， 通过所述计算分析 模块采用有 限元分析方法进行各种计算分析和 评定， 并输出计算和评定结果。 本发明提供的系 统及方法能够在定义好模型数据后自动实现有 限元模型的计算与评定， 应用简便， 具有高效率、 低错误率的优点。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115329619 A 2022.11.11 CN 115329619 A 1.一种核工程设备有限单元法力学综合分析系统， 其特征在于， 所述系统包括模型文 件准备模块(1)、 计算文件准备模块(2)、 启动模块(3)和计算分析模块(4)， 通过所述模 型文 件准备模块(1)建立设备结构的三维几何模型， 并划分有限元网格， 形成模型文件， 通过计 算文件准备模块(2)对所述模型文件定义评定准则相关参数、 材料参数、 边界条件和载荷， 从而形成计算文件； 通过启动模块(3)读取所述模型文件和所述计算文件， 选择分析模式 后， 通过所述计算分析模块(4)采用有限元分析方法进 行各种计算分析和评定， 并输出计算 和评定结果。 2.根据权利要求1所述的核工程设备有限单元法力学综合分析系统， 其特征在于， 所述 模型文件准备模块(1)包括三维模型建立模块(11)和有限元网格划分模块(12)， 所述三维 模型建立模块(11)用于 建立设备结构的三维几何模型， 所述有限元网格划分模块(12)用于 根据设定的单元类型、 第一材料参数和截面参数对所述三维几何模型进行网格划分， 从而 生成所述模型文件， 所述第一材 料参数包括密度、 弹性模量和泊松比。 3.根据权利要求2所述的核工程设备有限单元法力学综合分析系统， 其特征在于， 所述 计算文件准备模块(2)包括： 评定准则设定模块(21)， 用于设定设备评定要使用的规范、 设备的抗震等级和规范等 级， 从而根据适 合的准则选择对应的许用应力计算公式； 结构部件设定模块(22)， 用于对需要评定和提取结果的结构部件命名， 命名规则根据 规范对应力的分类及评 定要求确定； 材料参数设定模块(23)， 用于定义各结构部件的第二材料参数及其他评定参数， 所述 第二材料参数包括基本许用应力值、 屈服强度和抗拉强度； 边界条件设定模块(24)， 用于对各 结构部件设定边界条件； 载荷设定模块(25)， 用于根据实际受力工况， 定义计算模型所受载荷， 提供的载荷类型 包括地震、 内压、 接管、 自重载荷。 4.根据权利要求3所述的核工程设备有限单元法力学综合分析系统， 其特征在于， 所述 启动模块(3)提供的分析模式包括： 全分析模式、 计算及评 定模式， 以及只评 定模式。 5.根据权利要求4所述的核工程设备有限单元法力学综合分析系统， 其特征在于， 所述 计算分析模块(4)包括： 模态分析模块(41)， 用于对设备整体进行模态分析； 谱分析模块(42)， 用于对设备采用给定的反应谱值进行谱分析， 分别对运行基准基地 和安全停堆 地震保存为独立的工况文件； 静力计算模块(43)用于对施加的各种载荷展开单独计算并将其保存为独立的工况文 件； 工况组合模块(44)， 用于将所述谱分析模块(42)和所述静力计算模块(43)所得到的工 况结果进行组合， 以适应规范准则对于不同运行工况 下的评定要求； 基础载荷分析模块(45)， 用于计算土建结构的基础载荷并按工况排序输出到文本文件 中； 应力结果输出模块(46)， 用于将计算得到的应力结果按照工况排序输出到文本文件 中； 应力云图输出模块(47)， 用于在分析过程中提取应力最大的工况下结构部件的应力云权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329619 A 2图； 评定结果输出模块(48)， 用于根据所述计算文件中定义的评定参数， 对各结构部件自 动选择相 应的评定准则， 按照封装好的评定公式得到许用应力， 并与计算出 的最大应力进 行比较， 从而实现设备 各结构部件的评 定。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述系统进行核工程设备有限单元法力学综合分析的方 法， 包括以下步骤： S1、 根据核工程设备的图纸及设计方案， 建立待分析核工程设备的三维几何模型； 然后 根据定义的单元类型、 第一材料参数和截面参数， 将所述三 维几何模 型划分为有限元网格， 形成模型文件； S2、 按照结构特征及分析任务要求， 根据规范中关于应力分类及相应的评定要求对所 述模型文件中的各 结构部件 命名； S3、 对待分析核工程设备设定评定准则相关参数， 对模型文件中各结构部件定义第二 材料参数及其他参与评定的参数， 对计算模型定义边界条件和所受载荷， 形成计算文件并 输出； S4、 读取所述模型文件和所述计算文件， 根据需求选择分析模式并输入启动命令后， 所 述系统采用有限元分析方法自动进行设备的有限元分析计算及评定， 生成与许用应力对比 的评定结果文件。 7.根据权利要求6所述的核工程设备有限单元法力学综合分析方法， 其特征在于， 步骤 S1中所述第一材 料参数包括密度、 弹性模量、 泊松比。 8.根据权利要求7所述的核工程设备有限单元法力学综合分析方法， 其特征在于， 步骤 S3中所述评定准则相关参数包括设计规范、 抗震等级和规范等级； 所述第二材料参数包括 基本许用应力值、 屈服强度和抗拉强度。 9.根据权利要求6所述的核工程设备有限单元法力学综合分析方法， 其特征在于， 步骤 S4中所述 根据需求选择分析模式具体为： 当需要进行全新的建模、 计算和评定全套流程 时， 选择全分析模式； 当所述模型文件没 有变化， 所述计算文件里的材料参数、 边界条件或载荷改变时， 选择计算及评定模式， 无需 重新建模； 当只有评 定参数变化时， 选择只评 定模式， 无需重新建模和计算。 10.根据权利要求6 ‑9任一项所述的核工程设备有限单元法力学综合分析方法， 其特征 在于， 步骤S4后所述系统将计算结果和评定文件按照结构部件名称进行保存， 将应力 云图 按照结构部件名称、 应力分类以及运行工况进行保存。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329619 A 3