核一级电动截止阀疲劳性能分析

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Fatigue analysis for nuclear class 1 motor operated globe valveCHEN Tian-min(NEWAY Valve(Suzhou)Co.，Ltd，Suzhou 215129，China)Abstract：Though the use of computer software ANSYS and FA-SAFE，analyzes the characteristics ofcycle load with nuclear level 1 electric cut-off valve fatigue performance.Verifies the valve to meet fa-tigue perform ance requirements。

Key words：valve for nuclear power station；globe valve；fatigue life；CAE1 概述核-级阀门是核电站中重要的安全设备。阀门在服役期内会经历三类循环，-是启-停循环，二是由压力 -温度的周期变化而构成的循环，三是地震载荷的周期变化而形成的循环。各循环相应的交变载荷会使部件产生交变应力，交变应力在尚未达到静强度设计的许用应力情况下，就可能使得零件或构件的局部位置产生疲劳裂纹并扩展，导致构件突然断裂，造成极大的经济损失或灾难性后果。因此，对于核电阀门来说，其疲劳性能分析或疲劳寿命的计算十分重要。本文利用疲劳分析软件FE-SAFE对核-级电动截止阀进行疲劳分析，分析内容包括与启 -停循环有关和启 -停循环以外的压力 -温度变化引起的-次加二次应力极限的校核，启 -停循环和启 -停循环以外的压力 -温度变化循环引起的疲劳寿命及安全系数的计算及校核。

2 分析方法首先利用有限元软件(如ANSYS)对结构进行静或动强度计算，校核-次和二次应力之和的变化幅度极限。然后进入到后处理器取出相关的应力应变结果，再利用疲劳分析软件定义载荷事件和循环材料特性 ，根据所需要的疲劳准则对每-个载荷事件进行寿命计算。最后根据累计损伤理论，判断构件是否开始破坏。由于结构受力状态是复杂的应力状态，而在实验中测得的结构材料 s-N曲线经常是在简单应力状态下获得的，因此常用最小能量屈服准则或其他等效准则，将所研究的疲劳点上的复杂应力用-个等效应力替代。等效替代以后，即可参照原始材料的 s-N曲线进行疲劳寿命评估(方法称之为应力-寿命法或 s-N法)。该方法不严格区分裂纹产生和裂纹扩展，而是给出结构发生突然失效前的全寿命估计。

3 分析过程JB 4732-95第 3.10.2.1条规定，对常温抗拉强度 尺 ≤550MPa的钢材，累积循环次数的总和不超过 1 000次，可免除疲劳分析。核-级电动截止阀的许用循环次数N2 740次，故阀门应进行疲劳分析。

3.1 循环应力幅值许用应力强度 取阀体材料316在 260℃时作者简介：陈天敏(1977-)，男，工程师，从事阀门结构分析与技术评估方面的研究及应用。