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為了獲得反應(yīng)器整體更真實(shí)的強(qiáng)度分析應(yīng)力，模型將法蘭處所受到的彎矩考慮進(jìn)去，并將反應(yīng)器上的測(cè)壓及測(cè)溫孔也考慮進(jìn)去，建立三維實(shí)體幾何模型如圖所示。在三維模型上施加位移約束、內(nèi)壓荷載和封頭位置的拉力荷載后，求解可以得到各個(gè)應(yīng)力分量的分布。適當(dāng)簡(jiǎn)化后的有限元計(jì)算模型如下圖所示。約束為：在反應(yīng)器下端錐殼處施加X，Y，Z向位移約束，由于進(jìn)料口與送料機(jī)構(gòu)相連，考慮到送料機(jī)構(gòu)與地面固定，故在進(jìn)料口處施加Z向位移約束。根據(jù)計(jì)算載荷為：在反應(yīng)口內(nèi)表面上施加大小為0.143 Mpa壓力載荷，在封頭上表面施加均勻的表面拉應(yīng)力荷載，荷載大小為0.2542 MPa，在其測(cè)壓及測(cè)溫口上也施加拉力載荷，大小為0.184 MPa。計(jì)算結(jié)果應(yīng)力云圖如圖所示。
從分析得到的應(yīng)力云圖可以看出，筒壁的應(yīng)力都保持在18 Mpa左右，發(fā)生最大應(yīng)力主要是在螺栓連接處，由于螺栓連接處不是人們主要考慮的地方，所以主要是對(duì)筒壁進(jìn)行研究307-30A 軸對(duì)稱單元SHELL61可以給出單元上各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的薄膜力，彎矩，和相應(yīng)的應(yīng)力值。筒體內(nèi)部受到P=0.143 Mpa的均勻內(nèi)壓力作用，在筒體下部即小筒下部與下封頭過渡處受到裙座支承約束力作用，在筒體底部及頂部的進(jìn)出料口受到向外的作用力拉力為449.02 N。采用軸對(duì)稱分析建立的軸對(duì)稱幾何模型如圖所示。整體結(jié)構(gòu)有限元模型如圖所示，整體結(jié)構(gòu)的殼單元有限元分析模型如圖所示。
從云圖可以看出，最大應(yīng)力與前面分析相似，也是位于大筒和封頭連接處，在各表面最大環(huán)向應(yīng)力大小分別為41.808 Mpa，35.832 Mpa和35.361Mpa。從上述的分析計(jì)算結(jié)果可以看出，筒體中的薄膜應(yīng)力是主要應(yīng)力。除在封頭部位的倒圓位置外側(cè)有較高的應(yīng)力外，其余位置應(yīng)力較低。整個(gè)結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力出現(xiàn)在上封頭與出口過渡位置附近，即倒圓角與封頭相連處。由于反應(yīng)器屬于軸對(duì)稱問題。可以采用軸對(duì)稱平面PLANE82單元進(jìn)行計(jì)算。由于在筒體下部的封頭與小筒過渡處受到裙座的支承力作用，以約束筒體Y向位移自由度，在筒體內(nèi)部受到均勻內(nèi)壓力的作用，其大小為0.143 Mpa，可以以壓力載荷的方式施加在其內(nèi)部邊緣線上，面在封頭端部水平線上施加0.2542 Mpa拉應(yīng)力。約束跟前面殼單元分析類似，采用軸對(duì)稱分析方法。
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