ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2012
139
УДК 621.039.54: 539.3
М.П. Гусев, В.Л. Данилов
РЕЛАКСАЦИЯ ПРУЖИН ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ
ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ
Разработана математическая модель для расчета релаксации си-
лы сжатия пружины, работающей в условиях высокой темпера-
туры и нейтронного потока, которая находится в головной части
тепловыделяющей сборки. Проведено сравнение результатов рас-
чета с решением задачи в расчетном комплексе ANSYS. На основе
математической модели создан модуль для определения эксцен-
триситета сжимающей сборку силы.
E-mail:
gusev.m.p@yandex.ru
;
vldanilov@mail.ru
Ключевые слова:
релаксация пружины, тепловыделяющая сборка,
нейтронное облучение.
Условия работы тепловыделяющей сборки (ТВС) (рис. 1) атомно-
го реактора (высокая температура, нейтронное облучение) таковы,
что неизбежно возникает релаксация усилий в нагруженных узлах
ТВС: в пружинном блоке и в дистанционирующих решетках, контак-
тирующих с тепловыделяющими элементами (твэлами). Поскольку
пружинный блок, расположенный в головной части ТВС, служит для
удерживания сборки от всплытия в потоке теплоносителя, то релак-
сация пружин, находящихся в пружинном блоке, может привести к
потере работоспособности ТВС [1]. Целью данной работы является
описание математической модели для расчета релаксации пружины,
сравнение результатов расчета модели с вычислениями, проведен-
ными в комплексе ANSYS, и расчет эксцентриситета сжимающей
сборку силы на основе математической модели.
Математическая модель задачи релаксации пружины основана на
конечно-разностной интерпретации феноменологического закона
ползучести [2, 3]:
( )
Φ
,
Ф 1 exp
,
Ф
c
n
e c
c e
g a
Q
a
R T
ξ
ξ
σ
⎛
⎞
=
+
⎜
⎟
⎜
⎟
⎝
⎠
(1)
где
,
e c
ξ
—
интенсивность скорости деформации ползучести;
e
σ
—
интенсивность напряжений;
c
a
,
c
n
,
Ф
ξ
—
экспериментальные коэф-
фициенты; Ф — флакс нейтронов, 1/(см
2
⋅
с);
g
R
—
универсальная
газовая постоянная, Дж
·
К/моль;
a
T
—
температура активной зоны в
атомном реакторе, К;
Φ
Q
—
коэффициент, Дж
·
К/моль.
Релаксация силы сжатия в пружине происходит за счет релакса-
ции напряжений в ее витках. Согласно соотношению (1), определен-