某核級(jí)后備盤(pán)臺(tái)設(shè)備地震響應(yīng)分析與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究

摘要：對(duì)核電站主控制室內(nèi)的后備盤(pán)臺(tái)在地震作用下的地震響應(yīng)特性進(jìn)行仿真分析和試驗(yàn)研究。反應(yīng)譜分析結(jié)果表明，后備盤(pán)臺(tái)的最大Mises應(yīng)力為91.89 MPa，小于結(jié)構(gòu)材料的最大屈服極限，即后備盤(pán)臺(tái)具有良好的抗震性能。時(shí)程分析結(jié)果表明，隨著高度的增加，結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)加速度幅值逐漸增加，且橫向振動(dòng)幅值增益最為明顯。對(duì)后備盤(pán)臺(tái)顯示屏安裝區(qū)域的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，得到同一點(diǎn)3個(gè)方向的能量峰值均位于2～3 Hz，但出現(xiàn)的時(shí)間段各不相同，橫向的能量峰值接近于縱向和垂向能量峰值的2倍。地震試驗(yàn)分析結(jié)果表明，隨著高度增加，振動(dòng)加速度幅值逐步增大，且在橫向上的振動(dòng)信號(hào)放大最為顯著，因此抑制后備盤(pán)臺(tái)橫向運(yùn)動(dòng)是改善結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵。地震試驗(yàn)后，后備盤(pán)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)無(wú)變形和破裂，各連接件無(wú)松動(dòng)和脫落，被試盤(pán)臺(tái)通過(guò)了地震試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：核電；后備盤(pán)臺(tái)；抗震；鑒定試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU973文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-0666（2024）04-0635-12

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2024.00550引言

盤(pán)臺(tái)是核電廠主控制室執(zhí)行信息化監(jiān)視和控制的關(guān)鍵儀控設(shè)備，工程師在突發(fā)工況下可利用后備盤(pán)臺(tái)評(píng)價(jià)全廠安全狀態(tài)，確保核電廠的安全和穩(wěn)定運(yùn)行（許彧青，2012）。考慮到核電站可能建立在沿海地震頻發(fā)地帶，且由于日本福島核電站事故的惡劣影響，后備盤(pán)臺(tái)在地震工況下保持結(jié)構(gòu)和功能的完整尤為重要。在地震期間，后備盤(pán)臺(tái)應(yīng)能確保內(nèi)部設(shè)備正常運(yùn)行，地震后盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)能保證無(wú)永久變形和破裂，各個(gè)連接件無(wú)松動(dòng)和脫落，因此抗震性能是后備盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一（Tan et al，2014）。

目前，核電儀控設(shè)備的抗震分析受到了國(guó)內(nèi)外核工業(yè)領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注（黃茜等，2020；趙萬(wàn)松等，2017；Cao et al，2020；Salman et al，2020；劉明星等，2021；楊文芳等，2010；Lee，Jung，2020；Tran et al，2020a，b）。Gao等（2020）提出了一種評(píng)估和預(yù)測(cè)核電站電氣柜地震風(fēng)險(xiǎn)的簡(jiǎn)化方法，該方法是易損性分析和累積絕對(duì)速度分析的組合。數(shù)值分析結(jié)果表明，當(dāng)?shù)卣鹄鄯e絕對(duì)速度值大于0.27 g·s時(shí)，電氣柜的操作條件會(huì)受到地震的干擾。劉明星等（2021）采用響應(yīng)譜法對(duì)機(jī)柜進(jìn)行校核，通過(guò)抗震試驗(yàn)分析機(jī)柜的結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性與抗震性能，確認(rèn)抑制機(jī)柜的橫向運(yùn)動(dòng)是改善結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵。Salman等（2020）研究了分組并柜對(duì)機(jī)柜抗震能力的影響，結(jié)果顯示2個(gè)機(jī)柜并柜和3個(gè)機(jī)柜并柜使機(jī)柜的故障概率分別降低了28%和50%。

上述研究對(duì)認(rèn)識(shí)儀控設(shè)備，尤其是對(duì)控制機(jī)柜的抗震分析提供了重要參考依據(jù)。但有關(guān)后備盤(pán)臺(tái)的抗震性能分析和研究則相對(duì)較少。Satyavathi等（2013）采用有限元仿真的方法確認(rèn)設(shè)計(jì)的后備盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)小于材料的屈服應(yīng)力，滿足抗震設(shè)計(jì)需求。Lee 等（2005）使用反應(yīng)譜法分析后備盤(pán)臺(tái)在地震反應(yīng)譜作用下的應(yīng)力情況，并將試驗(yàn)與有限元分析結(jié)果對(duì)比，證明仿真結(jié)果的可靠性以及結(jié)構(gòu)的功能完整性。但是上述盤(pán)臺(tái)相關(guān)研究在做仿真分析時(shí)，僅通過(guò)反應(yīng)譜分析法計(jì)算盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力，無(wú)法探究盤(pán)臺(tái)的振動(dòng)響應(yīng)特性，未對(duì)盤(pán)臺(tái)的振動(dòng)信號(hào)、演變特征進(jìn)行深入的探討。因此，有必要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析盤(pán)臺(tái)在地震動(dòng)工況下的行為，探索結(jié)構(gòu)可能存在的振動(dòng)演變特征，并將仿真分析結(jié)果與試驗(yàn)研究進(jìn)行對(duì)比，揭示后備盤(pán)臺(tái)受到地震激勵(lì)下的響應(yīng)行為，從而為后備盤(pán)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和抗震性能評(píng)價(jià)提供更為可靠的理論依據(jù)。

本文采用反應(yīng)譜分析法和時(shí)程分析法對(duì)某核級(jí)控制室后備盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，在認(rèn)清結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)和時(shí)程動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照核電設(shè)備試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)后備盤(pán)臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行抗震鑒定試驗(yàn)，分析測(cè)得的后備盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，對(duì)比分析和探討仿真與試驗(yàn)結(jié)果，揭示結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)特征。

1后備盤(pán)臺(tái)有限元模型

后備盤(pán)臺(tái)三維模型如圖1a所示，外形包絡(luò)尺寸為1 800 mm×960 mm×1 055 mm（高×寬×深），主要由焊接框架、底板、頂板、馬賽克顯示盤(pán)面、馬賽克控制盤(pán)面組成，其中框架外形包絡(luò)尺寸為1 800 mm×960 mm×1 055 mm（高×寬×深），底板外形包絡(luò)尺寸為120 mm×960 mm×850 mm（高×寬×深），頂板外形包絡(luò)尺寸為960 mm×600 mm×3 mm（寬×深×厚），馬賽克顯示盤(pán)面外形包絡(luò)尺寸為792 mm×960 mm×3 mm（高×寬×厚），馬賽克控制盤(pán)面外形包絡(luò)尺寸為600 mm×960 mm×3 mm（高×寬×厚）。盤(pán)臺(tái)框架采用60 mm×60 mm×4 mm的Q235B矩管焊接而成，外表面焊接材料為Q235B的鈑金蒙皮，基于三維模型建立的后備盤(pán)臺(tái)的有限元模型如圖1b所示。為了節(jié)省計(jì)算資源，需對(duì)有限元模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理：焊接框架采用梁?jiǎn)卧?，底板、頂板、馬賽克盤(pán)面采用殼單元，并對(duì)零部件設(shè)置相應(yīng)的截面屬性和形式。在盤(pán)臺(tái)的前后門(mén)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件相應(yīng)位置設(shè)置參考點(diǎn)，對(duì)參考點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的質(zhì)量值，并將參考點(diǎn)與梁?jiǎn)卧詈希阅M相應(yīng)配置的重量，得到有限元模型質(zhì)量為710.5 kg。結(jié)構(gòu)之間的焊接和螺接簡(jiǎn)化為固定約束，并約束盤(pán)臺(tái)底部所有方向自由度。部件網(wǎng)格特征見(jiàn)表1，材料參數(shù)見(jiàn)表2。

2反應(yīng)譜分析結(jié)果及討論

2.1模態(tài)分析

后備盤(pán)臺(tái)模型的前10階自然頻率分布如圖2所示。如圖可見(jiàn)，盤(pán)臺(tái)的前10階模態(tài)頻率與振型相對(duì)獨(dú)立，不存在相鄰自然頻率非常接近的現(xiàn)象，這在一定程度上避免了模態(tài)集中可能存在的振動(dòng)放大等問(wèn)題。對(duì)后備盤(pán)臺(tái)的前三階模態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示，后備盤(pán)臺(tái)在底部約束狀態(tài)下的第一階模態(tài)振型表現(xiàn)為后備盤(pán)臺(tái)整體沿Y向（橫向）的偏擺運(yùn)動(dòng)，頻率為13.656 Hz；第二階模態(tài)振型是后備盤(pán)臺(tái)整體沿X向（縱向）的偏擺運(yùn)動(dòng)，頻率為28.234 Hz；第三階模態(tài)頻率為35.704 Hz，模態(tài)陣型表現(xiàn)為盤(pán)臺(tái)框架整體沿X向的偏擺運(yùn)動(dòng)

考慮到后備盤(pán)臺(tái)所在地區(qū)地震反應(yīng)譜的幅值放大區(qū)域通常集中在2～10 Hz（張家倍等，2013），故盤(pán)臺(tái)的自然頻率不在地震幅值的放大區(qū)域，即后備盤(pán)臺(tái)能夠較好地避開(kāi)地震反應(yīng)譜的響應(yīng)放大區(qū)，因此初步判定盤(pán)臺(tái)具有一定的抗震安全裕度。

2.2反應(yīng)譜分析

考慮到在后續(xù)實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，后備盤(pán)臺(tái)需要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行5次運(yùn)行基準(zhǔn)地震（Operating Basis Earthquake，簡(jiǎn)稱OBE）試驗(yàn)和1次安全停堆地震（Safe Shutdown Eathquake，簡(jiǎn)稱SSE）試驗(yàn)（阻尼比取5%）（核電廠安全系統(tǒng)電氣設(shè)備抗震鑒定，GB/T 13625-92），由于SSE地震反應(yīng)譜在3個(gè)方向的信號(hào)均能包絡(luò)OBE的反應(yīng)譜，因此在仿真中以SSE作為地震反應(yīng)譜計(jì)算的輸入。圖4為OBE和SSE在阻尼比為5%時(shí)3個(gè)方向的地震反

應(yīng)譜曲線，包絡(luò)譜最大的放大倍數(shù)為1.2，采用反應(yīng)譜分析法中的平方和開(kāi)平方根（Square Root of the Sum of Squares，簡(jiǎn)稱SRSS）對(duì)盤(pán)臺(tái)在地震作用下的反應(yīng)進(jìn)行分析（劉明星等，2021），計(jì)算結(jié)果如圖5所示?？梢钥闯?，后備盤(pán)臺(tái)在地震載荷作用下，受到的最大Mises應(yīng)力為91.89 MPa，位于馬賽克顯示盤(pán)面左下角；后備盤(pán)臺(tái)框架的最大Mises應(yīng)力為74.83 MPa，位于中間橫梁兩端。這是由于地震信號(hào)放大區(qū)在2～10 Hz，靠近盤(pán)臺(tái)的第一階自然頻率為13.656 Hz，而后備盤(pán)臺(tái)的第一階模態(tài)表現(xiàn)為沿Y向的左右偏擺運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于后備盤(pán)臺(tái)前側(cè)突出，使得整體重心前移，因此馬賽克盤(pán)面左右兩端以及框架中間橫梁左右兩端承受較大的壓力，導(dǎo)致該處應(yīng)力最大，但該最大應(yīng)力值小于馬賽克材料（塑料）的屈服極限125 MPa，考慮到后備盤(pán)臺(tái)一階固有頻率不在地震幅值的放大區(qū)域，因此在該地震動(dòng)作用下，后備盤(pán)臺(tái)具有較好的抗震能力，不會(huì)出現(xiàn)塑性變形和開(kāi)裂等現(xiàn)象。盤(pán)臺(tái)的最大位移出現(xiàn)在其頂部區(qū)域，最大位移值為3.96 mm，這也是盤(pán)臺(tái)在地震動(dòng)作用下第一階模態(tài)特性導(dǎo)致的，該位移值相對(duì)較小，進(jìn)一步證明盤(pán)臺(tái)具有良好的抗震性能。

3時(shí)程分析

3.1時(shí)程分析原理

3.2時(shí)程輸入信號(hào)

3.3時(shí)程分析結(jié)果

分別將3個(gè)方向的SSE時(shí)程曲線加載到模型上，并在有限元模型上建立如圖7所示的5個(gè)測(cè)試點(diǎn)，所建立的測(cè)試點(diǎn)與后續(xù)試驗(yàn)中加速度計(jì)安裝位置基本保持一致。計(jì)算得到各觀測(cè)位置的加速度時(shí)程如圖8所示，提取得到各測(cè)試點(diǎn)的最大加速度幅值見(jiàn)表4。可以看出，振動(dòng)臺(tái)面上的觀測(cè)點(diǎn)在3個(gè)方向的振動(dòng)幅值均是最低的，這時(shí)由于盤(pán)臺(tái)底部測(cè)點(diǎn)距離振動(dòng)臺(tái)面較為接近，因此盤(pán)臺(tái)底部的振動(dòng)幅值相較于振動(dòng)臺(tái)面基本無(wú)明顯增大。

在X方向上，地面振動(dòng)經(jīng)過(guò)放大傳遞達(dá)到盤(pán)臺(tái)的重心，隨后傳至顯示屏和頂板?？梢?jiàn)隨著振動(dòng)信號(hào)向上傳遞，振動(dòng)加速度幅值逐漸增大，最大加速度幅值（F4點(diǎn)處）為地面振動(dòng)加速度幅值（F1點(diǎn)處）的2倍。在Y方向上，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)強(qiáng)度相較其他方向明顯增大，且隨著高度增加，振動(dòng)信號(hào)幅值具有一個(gè)先增大后減小的過(guò)程，頂部F4最大加速度幅值為4.46 g，為地面振動(dòng)加速度幅值的2倍，而F5測(cè)試點(diǎn)振動(dòng)幅值甚至達(dá)到了5.22 g，為地面加速度幅值的2.34倍。這是由于馬賽克材料整體剛度較低，而顯示屏質(zhì)量大，在外部振動(dòng)信號(hào)激勵(lì)作用下，馬賽克顯示屏上的振動(dòng)信號(hào)放大顯著。相比之下，盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)在Z向上的振動(dòng)放大非常微弱，這也說(shuō)明地震動(dòng)在垂直方向?qū)髠浔P(pán)臺(tái)的影響相對(duì)較弱。因此，縱向運(yùn)動(dòng)和橫向運(yùn)動(dòng)對(duì)后備盤(pán)臺(tái)的振動(dòng)響應(yīng)影響較大，其中抑制橫向運(yùn)動(dòng)是改善結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵。

由于馬賽克顯示盤(pán)面F5測(cè)試點(diǎn)區(qū)域上裝有監(jiān)視和控制的關(guān)鍵儀控設(shè)備，故選取F5測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，結(jié)果如圖9所示?？梢钥闯?，X向的能量峰值出現(xiàn)在2～3 Hz，在6 s時(shí)存在較為明顯的能量峰值，隨著地震動(dòng)的持續(xù)作用，結(jié)構(gòu)響應(yīng)在23～26 s出現(xiàn)了持續(xù)的高強(qiáng)度振動(dòng)；相比之下，在Y向上則出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的高強(qiáng)度振動(dòng)頻率：2～3 Hz和13～14 Hz，對(duì)應(yīng)的時(shí)間段分別為11～14 s和26～27 s；Z向的能量峰值也出現(xiàn)在2～3 Hz，結(jié)構(gòu)在6～7 s時(shí)出現(xiàn)了明顯的振動(dòng)能量集中，且在16～20 s處達(dá)到第二個(gè)峰值。

3個(gè)方向的能量峰值均主要位于2～3 Hz，但出現(xiàn)的時(shí)間段相互錯(cuò)開(kāi)，對(duì)比圖4可以看到，2～3 Hz正是響應(yīng)譜曲線開(kāi)始出現(xiàn)波峰的頻率。X向和Z向的能量峰值基本相同，Y向能量峰值超過(guò)X向和Z向的2倍，因此時(shí)頻圖能量峰值與響應(yīng)譜曲線波峰成正相關(guān)。

馬賽克顯示盤(pán)面上包括顯示屏在內(nèi)的關(guān)鍵儀控設(shè)備安裝位置如圖10所示，其中圓點(diǎn)為相應(yīng)設(shè)備的振動(dòng)加速度觀測(cè)點(diǎn)。對(duì)馬賽克顯示盤(pán)面上各個(gè)關(guān)鍵儀控設(shè)備位置點(diǎn)的振動(dòng)加速度幅值進(jìn)行小波變換，得到的時(shí)頻圖與F5的時(shí)頻圖基本一致。雖然各個(gè)點(diǎn)在時(shí)域上的振動(dòng)加速度幅值大小不一，但是經(jīng)過(guò)小波變換得到各點(diǎn)同一方向時(shí)頻圖的能量峰值在量級(jí)、時(shí)間段和頻率基本一致，即不同點(diǎn)在同一方向上具有相同的能量趨勢(shì)，因此在安裝馬賽克顯示盤(pán)面上的關(guān)鍵儀控設(shè)備時(shí)，應(yīng)著重考慮設(shè)備Y向的抗振能力，并根據(jù)設(shè)備本身的抗震特性選擇合適的安裝位置。

4地震試驗(yàn)分析

4.1試驗(yàn)流程與設(shè)備

依據(jù)《核設(shè)備抗震鑒定試驗(yàn)指南》（HAF·J0053）等相關(guān)鑒定試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展后備盤(pán)臺(tái)的地震相關(guān)試驗(yàn)研究。地震試驗(yàn)在最大可承載60 t的6 m×6 m大型高性能地震模擬試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，試驗(yàn)臺(tái)水平向最大位移分別為±150 mm和±100 mm，滿載最大加速度分別為1.0 g和0.8 g，地震輸入頻率范圍為0.1～100 Hz。試驗(yàn)中采用Kistler公司生產(chǎn)的8395M06型加速度計(jì)測(cè)量臺(tái)面和被試設(shè)備上的運(yùn)動(dòng)加速度，使用LMS數(shù)據(jù)采集儀采集加速度數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)首先需搭建測(cè)試環(huán)境及安裝盤(pán)臺(tái)。目視檢查盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)完整后，將盤(pán)臺(tái)焊接到底座鋼板上，底座鋼板與地震試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)M30地腳螺栓螺栓剛性連接。地震試驗(yàn)環(huán)境搭建如圖11所示。在盤(pán)臺(tái)的底部、重心、頂部、顯示屏以及地震臺(tái)臺(tái)面分

4.2試驗(yàn)結(jié)果分析

4.2.1試驗(yàn)前動(dòng)態(tài)特性分析

在后備盤(pán)臺(tái)的3個(gè)正交軸向輸入加速度幅值為0.2 g的白噪聲信號(hào)進(jìn)行掃頻，掃頻范圍為1～100 Hz，掃頻速率為1 oct/min，持續(xù)時(shí)間為120 s，試驗(yàn)前動(dòng)態(tài)特性不考慮盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)的非線性，掃頻獲得設(shè)備的固有頻率和阻尼比結(jié)果如圖13所示。由圖可以看出，后備盤(pán)臺(tái)的X向一階固有頻率為27.20 Hz，阻尼比為14.37%；Y向一階固有頻率為13.60 Hz，阻尼比為4.26%；Z向一階固有頻率大于100 Hz。對(duì)比圖2中有限元仿真結(jié)果，相對(duì)誤差見(jiàn)表5，可以看到仿真與試驗(yàn)的前兩階模態(tài)頻率非常接近。

4.2.2地震試驗(yàn)結(jié)果分析

地震試驗(yàn)在控制室盤(pán)臺(tái)樣機(jī)的3個(gè)正交軸向同時(shí)進(jìn)行激振，5次OBE和1次SSE地震試驗(yàn)的輸入時(shí)程信號(hào)如圖8所示。表6列出相關(guān)地震工況下試驗(yàn)臺(tái)面響應(yīng)時(shí)程信號(hào)與輸入時(shí)程信號(hào)之間的相關(guān)系數(shù)，可以看到相關(guān)系數(shù)均接近于1，即地震臺(tái)的信號(hào)能夠很好地模擬要求的加速度信號(hào)

4.2.3試驗(yàn)后動(dòng)態(tài)特性分析

SSE地震試驗(yàn)后，采用白噪聲對(duì)該盤(pán)臺(tái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性檢查。對(duì)比盤(pán)臺(tái)試驗(yàn)前、后各方向的一階固有頻率及對(duì)應(yīng)阻尼比（表8），可見(jiàn)試驗(yàn)后3個(gè)方向固有頻率均無(wú)明顯變化。盤(pán)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)無(wú)變形和破裂，各個(gè)連接件無(wú)松動(dòng)和脫落，被試控制室盤(pán)臺(tái)樣機(jī)地震試驗(yàn)合格，從而證明本次研究設(shè)計(jì)的盤(pán)臺(tái)具有良好的抗震性能。

5結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)核級(jí)控制室后備盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元仿真分析和地震試驗(yàn)分析，采集并分析盤(pán)臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性，得到如下主要結(jié)論：

（1）后備盤(pán)臺(tái)有限元模型的一階模態(tài)振型為Y向的左右偏擺運(yùn)動(dòng)，頻率為13.656 Hz。反應(yīng)譜分析獲得結(jié)構(gòu)的最大Mises應(yīng)力為91.89 MPa，位于馬賽克顯示盤(pán)面左下角，小于塑料的最大屈服極限，因此盤(pán)臺(tái)具備較好的抗震能力。

（2）隨著測(cè)試點(diǎn)高度的增加，振動(dòng)幅值逐步增大，Y向上的振動(dòng)加速度幅值增益最為顯著，后備盤(pán)臺(tái)顯示屏處的振動(dòng)幅值為地面振動(dòng)幅值的2.34倍，抑制后備盤(pán)臺(tái)橫向運(yùn)動(dòng)是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵。

（3）馬賽克顯示盤(pán)面上同一點(diǎn)中3個(gè)方向的能量峰值均主要位于2～3 Hz，但錯(cuò)開(kāi)了出現(xiàn)的時(shí)間段，X向和Z向的能量峰值基本相同，Y向能量峰值超過(guò)縱向X向和Z向的2倍。不同測(cè)試點(diǎn)在同一方向上的時(shí)頻圖的能量峰值在量級(jí)、時(shí)間段和頻率基本一致。

（4）仿真和試驗(yàn)的振動(dòng)加速度最大值能夠很好地對(duì)應(yīng)。仿真結(jié)果能夠很好地預(yù)測(cè)后備盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)工況下的振動(dòng)特性，試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)了仿真結(jié)果的正確性，驗(yàn)證了盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)的抗震性能。

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Seismic Response Analysis and Qualification Test

of a Nuclear-grade Back-up Panel

HU Lihong1，WANG Dongwei2，Guo Tao1

（1.Sichuan Xingshidai Intelligent Satellite Technology Co.，Ltd.Manufacturing Innovation Center，

Chengdu 610041，Sichuan，China）

（2.Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory，Nuclear Power Institute of China，

Chengdu 610213，Sichuan，China）

Abstract

Both the numerical analysis and seismic qualification test of the response characteristics of the back-up panel（BUP）in the control room of the nuclear power plant subjected to the earthquake are carried out.The response-spectrum analysis shows that the maximum Mises stress of the BUP is 91.89 MPa，less than the maximum yield limit stress of structural material.Thus，the BUP has ideal aseismic performance.The time-history analysis shows that with the increase of the structures height，the maximum response of the structure gradually increases，and the vibration amplitude in the lateral direction is the most obvious.Further，time-frequency analysis of the vibration signals in the installation area of the display screen is carried out，revealing that the peak energy in three directions at the same point is mainly located in 2-3 Hz，but the time interval is deferent.The lateral peak energy is about 2 times of the longitudinal and vertical ones.The seismic test and analysis show that with the increase of the height，the amplitude of the vibration acceleration increases gradually，and the vibration signal amplification in the lateral direction is the most significant.Therefore，inhibiting the lateral movement of the BUP is the key to improving the aseismic performance of the structure.After the seismic test，the overall structure of the BUP has no visible deformation or rupture，and the connectors do not loosen or fall off，suggesting that the BUP has passed the seismic test.

Keywords：nuclear power；back-up panel；aseismic；qualification test