论文摘要
随着铀产业的发展,铀离子交换塔的应用日益广泛,其规模和数量也日益扩大,近几年国际铀工业的复苏,使得各国增大其铀的产量,并且对铀提取设备提出了更高的要求。我国属多地震国家,而铀矿场地分布广泛,很多铀矿场地处于地震活动带,而日前我国又进入一个新的地震高峰期。为了保障铀这种高放射性、长期污染性的元素绝对安全,必须对地震区铀提取设备进行地震动力响应分析和抗震性能评价,以采取必要的工程措施减轻直接和次生灾害。在铀提取设备的抗震分析中,目前一般采用简化法进行分析,首先将实际的三维结构简化成一维问题,然后基于一定的假定建立解析分析方法进行计算,虽然有限元数值分析也得到了一定的应用,但是又因为自编计算程序在功能和计算精度或规模上的限制而无法在工程设计中得到普遍应用,因此本文采用现行的大型有限元分析软件对铀离子交换塔的抗震特性进行了计算与分析。本文首先对ZLX-1600型铀离子交换塔地震动力响应进行简化理论分析,在此基础上运用大型有限元分析软件ANSYS对铀离子交换塔静力与地震动力响应进行了数值计算。分别对铀离子交换塔在空罐和储液状态下的自振特性和地震动力响应进行了具体的有限元数值计算,通过对比分析研究表明:本文采用ANSYS所得到的数值计算结果与理论解分析的不同;用数值分析能够再现铀离子交换塔“支足扭曲变形”和“鼓状变形”的现象;铀离子交换塔与支柱之间可能发生“陷”变形,这是一个几何非线性问题,“陷”变形区域为圆形,在时程分析中,“陷”变形为多波振型,可分为无扭和有扭振型;由于振动中铀离子交换塔中液体的附加质量影响,铀离子交换塔在有液体时的自振特性与空罐时有较大差别;考虑基底（有厂房情况）接触特性与忽略基底（有厂房情况）接触效应时自振特性相差较大,从而影响储油罐的地震动力响应。一般地,铀离子交换塔满塔时的自振周期较短,铀离子交换塔空塔时的自振周期较长。本文计算与分析结果为铀离子交换塔的静力设计和抗震设计提供重要的参考依据。