燃料组件简化梁模型剪切系数初步研究

沈平川， 黄旋， 刘建， 张珂， 皇甫聿昭

（中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室，成都 610041）

0 引言

燃料组件结构复杂，非线性因素多，因此一般使用简化梁模型进行反应堆、燃料组件地震和LOCA时程动力分析，以确保事故工况下的燃料组件结构安全。

燃料组件简化梁模型通常使用试验测试的方式获取梁截面参数，其中测试得到的剪切系数一般高达几百，这与燃料组件主要结构形式——薄壁管的剪切系数为2相比，差异较大。

Timoshenko[1]的梁理论中首次考虑了梁的剪切变形。对于单根梁结构的剪切系数计算方法文献较多，如Cowper[2]和王乐等[3]。但是对于燃料组件这样的结构形式，简化梁模型出现的异常剪切系数的情况，目前尚无相关研究。因此弄清该异常剪切系数的物理本质，给出计算方法，具有学术和工程价值。

1 初步研究线性结构模型

国内核电站常用燃料组件结构如图1所示。两端为上下管座用于燃料组件的安装定位。管座之间由若干平行的导向管和仪表管连接，管束跨中间焊接布置若干格架，把管束分为若干节段，构成燃料组件的骨架。燃料棒由格架的刚凸和弹簧片夹持，具有滑移摩擦和预紧接触等非线性因素。

图1 燃料组件结构和简化梁模型

由于燃料组件的复杂性，本文着力于开展燃料组件简化梁模型剪切系数的初步研究，重点在于厘清其产生的主要物理本质。因此根据燃料组件结构特点，忽略其结构复杂性和非线性因素，建立初步理论研究用的简单线性分析模型。……