基于ANSYS核级风机结构抗震性能分析①

王宇飞，钱 江

(同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092)

上虞金盾风机有限公司委托同济大学结构工程与防灾研究所对G4－73No11D型风机的结构抗震性能进行计算分析，目的是验证该设备在自重、风内压、叶轮离心力及地震作用下的变形和受力状态，并对结构强度及抗震安全性进行评估.

1 上虞金盾G4－73No11D型风机结构描述

G4－73No11D型核级风机结构主要由机壳、叶轮、叶片、轴承支架、轴承和电机等组成，总设计质量约为2200kg.其中，风机质量约为930kg，底座质量约为 360kg，核级电机约为 85kg.G4－73No11D型核级风机壳体的材料主要是Q235B，叶轮部及传动轴分别采用16Mn(Q345)及40Cr.紧固螺栓为4.8级(相当于 GB 10.9级).

2 分析模型的建立

本文采用国际通用的大型有限元结构分析程序ANSYS，对上虞金盾G4－73No11D型风机进行地震工况下的分析.建立计算模型采用的坐标系统(X，Y，Z)如下定义:取风机轴方向为X轴方向，高度方向为Z轴方向，底座短边方向为Y轴方向.

G4－73No11D型离心风机结构的主要受力部件机壳组件采用壳体单元SHELL63模拟;传动轴及支架采用梁单元BEAM188模拟;槽钢底座用壳单元SHELL63模拟;加强筋用壳体单元SHELL63模拟;将电机简化为一筒体，不模拟其刚度影响，仅考虑其质量分布.

核级风机计算模型示意图如图1所示.整个计算模型共计单元数54782、节点数50864，计算总质量约 2185.0kg.

图1 计算模型透视图

图2 底座及螺栓分布图

3 抗震分析

模态分析

计算了G4－73No11D型核级风机结构的前80阶模态，频率值介于 13.883 ～ 198.782Hz，其X，Y，Z三个方向主导模态的频率分别为13.883 Hz(第 1 阶)、15.460 Hz(第2 阶)、27.347 Hz(第7阶)，表1给出系统前6阶模态频率……