Об этом сообщили в пресс-службе вуза.
Подробности исследования
Традиционные подходы к проектированию АЭС опираются на упрощенные математические модели. Они создавались в условиях недостаточного развития численных методов для описания сложных физических процессов, что вынуждало проектировщиков закладывать значительные коэффициенты запаса, например, при выборе толщины оболочек или определении предельных режимов эксплуатации.Специалисты политехнического университета совершенствуют эти подходы, используя современные программы конечно-элементного анализа.
Программы конечно-элементного анализа (КЭА) используются для численного моделирования поведения конструкций, материалов и систем под воздействием различных нагрузок и условий. Они позволяют решать задачи прочности, теплопередачи, гидрогазодинамики, электромагнетизма и другие. Существует множество как коммерческих, так и открытых решений, различающихся функционалом, областью применения и уровнем сложности.
Новые методики позволяют детально описывать мультифизические процессы, возникающие при работе АЭС. В частности, разработаны способы оценки прочности элементов конструкций в условиях сейсмических и экстремальных воздействий. Для корректного моделирования взаимодействия здания с грунтовым основанием инженеры применили метод синтеза динамических подструктур в КЭА.
Метод синтеза динамических подструктур представляет собой современный подход в КЭА, позволяющий оптимизировать процесс моделирования сложных инженерных конструкций.
Метод основан на преобразовании масштабной расчетной модели, состоящей из десятков и сотен тысяч элементов, в единый «суперэлемент», который полностью сохраняет динамические характеристики исходной системы, поведение исходной конструкции и повышает вычислительную эффективность. Этапы: создание детальной конечно-элементной модели, проведение предварительных расчетов, синтез динамических подструктур, формирование суперэлемента, выполнение финальных расчетов.
Детальное моделирование волновых процессов в грунте позволило уточнить сейсмические нагрузки. Выяснилось, что фактические значения более чем в два раза ниже тех, которые определяются при использовании действующих нормативов. Метод основан на преобразовании масштабной расчетной модели, состоящей из десятков и сотен тысяч элементов, в единый «суперэлемент», который полностью сохраняет динамические характеристики исходной системы, поведение исходной конструкции и повышает вычислительную эффективность. Этапы: создание детальной конечно-элементной модели, проведение предварительных расчетов, синтез динамических подструктур, формирование суперэлемента, выполнение финальных расчетов.
Если нормативы сейсмических нагрузок снижаются в два раза на основе таких уточнённых расчётов, это позволяет: уменьшить толщину конструкций и количество материалов, сократить затраты на фундамент и несущие элементы, оптимизировать расходы на инженерные системы и оборудование, рассчитанное на меньшие нагрузки, и снизить общие капитальные затраты на строительство АЭС.
В планах разработчиков - автоматизация созданных методик и их последующее внедрение в отраслевые стандарты, регулирующие проектирование объектов атомной энергетики.
Официоз
Работы ведутся в партнерстве с НИКИЭТ и Обуховским заводом при поддержке федеральной программы «Приоритет-2030».Программа «Приоритет-2030» является одной из крупнейших государственных инициатив, направленных на развитие научно-исследовательской деятельности в российских университетах и поддержку их кооперации с высокотехнологичными предприятиями.
Автор: А. Шевченко
