Расчёт нагрузки на здания ядерного острова АЭС при ударе воздушного судна

Авторы

  • Юрий Владиславович Новожилов ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс»
  • Дмитрий Сергеевич Михалюк ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс»
  • Людмила Юрьевна Феоктистова АО «АТОМПРОЕКТ»

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2018.11.3.22

Ключевые слова:

атомная электростанция, безопасность, экстремальные нагрузки, техногенные катастрофы, удар самолёта, бетон, разрушение, динамика, напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, явная схема интегрирования, эйлерова постановка

Аннотация

Стандарты МАГАТЭ предписывают выполнять проектирование атомных электростанций (АЭС) в предположении экстремального воздействия не только природных, но и техногенных явлений. В частности, одним из современных обязательных требований стандарта МАГАТЭ SRS 87 является учёт возможного падения или целенаправленного удара тяжёлого коммерческого самолёта в железобетонные конструкции АЭС. При этом предусмотрена величина нагрузок, передаваемых на строительные конструкции при ударах таких воздушных судов, как «Боинг 720» и «Боинг 707-320». В простейшем случае - при ударе самолёта в плоскую малодеформируемую преграду по нормали, нагрузка на конструкцию может задаваться напрямую как распределённая сила, действующая на площадь пятна удара. При ударе же самолёта по касательной к поверхности конструкции или приложении нагрузки к поверхности сложной формы, а также при необходимости принимать во внимание последовательное пробивание нескольких преград такой способ нагружения использоваться не может . В работе представлена универсальная методика моделирования воздействия на строительные конструкции путём удара самолётом, основанная на методе конечных элементов (МКЭ) в эйлеровой формулировке. Построены соотношения, позволяющие по заданной нагрузке и известной форме пятна удара идентифицировать геометрические, прочностные и массовые параметры конечно-элементной модели, имитирующей самолёт. Проведено сравнение реакции железобетонной конструкции на нормативное давление и на удар моделью, показано хорошее согласование полученных результатов. Математическая модель тяжелого коммерческого самолёта с установленными из численных экспериментов характеристиками применима для численного моделирования удара в здания и сооружения АЭС в соответствии с новыми требованиями МАГАТЭ.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

Учет внешних событий, исключая землетрясения, при проектировании атомных электростанций: руководство по безопасности № NS-G-1.5. Вена: Международное агентство по атомной энергии, 2008. 141 с.

Safety aspects of nuclear power plants in human induced external events: General considerations. Safety Reports Series, No. 86. IAEA, 2017. 88 с.

Riera J.D. On the stress analysis of structures subjected to aircraft impact forces // Nucl. Eng. Des. 1968. Vol. 8, no. 4. P. 415–426. DOI

Бирбраер А.Н., Роледер А.Ю. Экстремальные воздействия на сооружения. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. 594 с.

Kultsep A., Souli M., Volkodav I. Load on structures due to large airplane impact // Proc. of the 22nd Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology. SMiRT 22, San Francisco, California, USA, August 18-23, 2013. Vol.1. P. 1976-1984.

Riera J.D. Advances in the analysis of NPP and other critical structures subjected to aircraft impact. 2013. https://www.yumpu.com/en/document/view/39529261/advances-in-the-analysis-of-npp-and-other-critical-structures- (дата обращения: 24.09.2018).

Riera J.D., Zorn N.F., Schueller G.I. An approach to evaluate the design load time history for normal engine impact taking into account the crash-velocity distribution // Nucl. Eng. Des. 1982. Vol. 71, no. 3. P. 311-316. DOI

Siefert A., Henkel F.O. Nonlinear analysis of commercial aircraft impact on a reactor building - Comparison between integral and decoupled crash simulation // Nucl. Eng. Des. 2014. Vol. 269. P. 130-135. DOI

LS-DYNA Keyword User’s Manual. Livermore Software Technology Corporation, 2017. Vol. I. 2882 p.

Improving robustness assessment methodologies for structures impacted by missiles (IRIS_2012). Final Report. 2014. 105 p.

Илюшкин М.В. Моделирование процессов обработки металлов давлением в программе LS-DYNA. Ульяновск, 2017. 125 с.

Chen H. Structured ALE Workshop. http://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/hao/sale/tutorials/SALE_2016_class.pdf (дата обращения: 24.09.2018).

von Riesemann W.A. [et al.] Full-scale aircraft impact test for evaluation of impact forces. Part 1: Test plan, test method, and test results // Proc. of the 10th Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology. SMiRT 10, Anaheim, CA, USA, August 22-27, 1989. P. 285–292.

Sugano T. [et al.] Full-scale aircraft impact test for evaluation of impact force // Nucl. Eng. Des. 1993. Vol. 140, no. 3. P 373–385. DOI

LS-DYNA Keyword User’s Manual. Livermore Software Technology Corporation, 2017. Vol. II: Material Models. 1577 p.

Shkolnikov M.B. Honeycomb Modeling for Side Impact Moving Deformable Barrier (MDB) // Proc. of the 7th Int. LS-DYNA Users Conference. Detroit, MI, USA, May 19-21, 2002. P. 7-1–7-14.

Hallquist J.O. LS-DYNA Theory Manual. Livermore: Livermore Software Technology Corporation, 2006.

Commercial aircraft of the world // Flight Int. 1964. Vol. 86, no. 2907. P. 902–941.

Moutoussamy L., Herve G., Barbier F. Qualification of *Constrained Lagrange In Solid command for steel/concrete interface modeling. https://www.dynamore.de/de/download/papers/konferenz11/papers/session12-paper3.pdf (дата обращения: 24.09.2018).

Murray Y.D. Theory and evaluation of concrete material model 159 // Proc. of the 8th Int. LS-DYNA Users Conf. Detroit, MI, USA, May 2-4, 2004. P. 6-25–6-36.

Murray Y.D. Users Manual for LS-DYNA Concrete Material Model 159. Report No. FHWA-HRT-05-062, May 2007. 89 p.

Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974. 312 с.

Seismic Design Criteria for Structures, Systems, and Components in Nuclear Facilities. ASCE 43-05. 2005. 96 p.

Загрузки

Опубликован

2018-10-23

Выпуск

Раздел

Статьи

Как цитировать

Новожилов, Ю. В., Михалюк, Д. С., & Феоктистова, Л. Ю. (2018). Расчёт нагрузки на здания ядерного острова АЭС при ударе воздушного судна. Вычислительная механика сплошных сред, 11(3), 288-301. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2018.11.3.22