飞机撞击下核电厂房的安全评估

本书介绍了核电厂房在商用飞机意外撞击下的结构损伤破坏、厂房结构和内部设备振动响应的分析与评估方法，以及商用飞机引擎低速撞击破坏效应的评估方法等。
全书共7章。第1章介绍了飞机撞击核电厂房的研究背景及其国内外研究现状；第2章介绍了飞机撞击力的计算方法；第3章介绍了作者建立并得到验证的具有代表性的四种飞机和四种核电厂房的精细化有限元模型；第4章介绍了多种因素影响下商用飞机撞击核电厂房动态响应与损伤破坏的数值仿真；第5章介绍了引擎撞击普通钢筋混凝土结构的试验及理论分析；第6章介绍了引擎撞击超高性能混凝土结构的试验、模拟及理论分析；第7章介绍了飞机撞击核电厂房模型试验及数值模拟，以及核电设备受飞机撞击的安全性评估方法。
本书可作为核电厂房设计人员以及相关方向的研究人员的参考书。

核电厂房设计主要考虑的外部事故来源包括地震和海啸、剧烈气流以及飞机撞击等。对于核电厂房抗震、抗风已经有成熟的研究成果。在抗飞机撞击方面，“9·11”事件之前，核电站的设防标准仅为轻型飞机。“9·11”事件中，大型商用飞机撞击所呈现的巨大破坏力和灾难性后果，使得核安全领域认识到，抵御大型商用飞机的恶意撞击、保证放射性物质不泄露是核电站防护设施所必须具备的能力。2009年，美国联邦法规和美国核管理委员会修订的条例以法规的形式指出美国新建核电站必须能够抵御大型商用飞机的恶意撞击。之后，美国核能研究所、核管理委员会和能源部等部门也相继出台了相应的初步分析评价和总体管理导则。我国国家核安全局于2016年批准发布了HAF 102—2016《核动力厂设计安全规定》，明确规定我国核电站建造要考虑商用飞机的恶意撞击。为满足核电站稳定运营和国家重要能源目标战略安全的迫切需求，客观上亟须开展核电厂房抗大型飞机撞击的基础理论和工程应用研究。
核电厂房抗大型商用飞机撞击研究涉及核电设计、冲击动力学和土木工程防灾减灾与防护等多个学科领域的交叉。本书介绍了作者近年来在相关国家自然科学基金项目资助下，围绕核电厂房在商用飞机意外撞击下的结构损伤破坏、厂房结构和内部设备振动响应的分析与评估方法，以及商用飞机引擎低速撞击理论体系等方向开展的研究工作。本书可为核电厂房设计人员以及相关方向的研究人员提供参考。
由于作者水平有限，书中难免存在疏漏之处，敬请广大读者批评指正。
作者

前言
第1章绪论
1.1研究背景与意义
1.1.1核电站建设与发展现状
1.1.2核电厂房的安全性
1.1.3对核电设施抵抗飞机撞击的相关法规与规范
1.1.4研究的重要意义
1.2国内外研究现状
1.2.1理论分析
1.2.2试验研究
1.2.3数值模拟
1.2.4其他相关研究
1.3主要内容
第2章飞机撞击力的计算方法
2.1撞击力Riera函数
2.1.1推导过程
2.1.2迭代步骤
2.1.3参数分析
2.1.4折减系数
2.2对F-4飞机撞击试验结果的讨论
2.2.1试验概况
2.2.2试验设置的问题
2.2.3数据测量的问题
2.2.4结果分析的问题
2.3基于简化F-4飞机模型的撞击力分析
2.3.1F-4撞击试验的有限元模型
2.3.2F-4飞机模型撞击力的理论计算
2.3.3影响因素分析
2.3.4理论计算和模拟分析结果对比
2.4本章小结
第3章飞机及核电厂房的精细化有限元建模方法
3.1四种飞机的精细化有限元建模
3.1.1A380客机
3.1.2A320客机
3.1.3F-4飞机
3.1.4MA600客机
3.2飞机模型的合理性评估
3.2.1材料模型
3.2.2模型评估
3.3四种核电厂房的精细化有限元模型
3.3.1预应力RC安全壳
3.3.2RC安全壳与附属厂房
3.3.3钢板混凝土屏蔽与附属厂房
3.3.4RC超高冷却塔
3.4混凝土材料模型验证
3.4.1核电厂房的材料本构
3.4.2混凝土模型的验证
3.5本章小结
第4章飞机撞击核电厂房的数值模拟分析
4.1F-4飞机撞击试验的数值模拟
4.1.1撞击现象
4.1.2撞击力
4.1.3RC板速度和位移
4.2F-4撞击预应力RC安全壳
4.2.1撞击现象
4.2.2撞击力
4.2.3安全壳结构响应
4.3空客A320撞击预应力RC安全壳
4.3.1撞击现象
4.3.2撞击力
4.3.3安全壳结构响应
4.3.4最大撞击挠度预测
4.4三种商用飞机撞击预应力RC安全壳的对比分析
4.4.1撞击现象
4.4.2撞击力
4.4.3安全壳结构响应
4.5空客A380撞击普通RC安全壳
4.5.1撞击现象
4.5.2撞击力
4.5.3安全壳结构响应
4.5.4影响因素分析
4.6空客A380撞击SC屏蔽与附属厂房
4.6.1安全壳非线性动力分析
4.6.2辅助厂房非线性动力分析
4.6.3振动分析
4.7空客A320和A380撞击大型RC冷却塔
4.7.1撞击现象
4.7.2撞击力
4.7.3塔身的塑性应变
4.7.4飞机速度变化
4.8本章小结
第5章引擎撞击RC结构的试验及理论分析
5.1试验模型和发射装置
5.1.1试验模型
5.1.2发射装置
5.2试验结果分析
5.2.1试验结果
5.2.2撞击过程和试验模型破坏的分析
5.3现有计算方法
5.3.1计算公式
5.3.2初步评估
5.4引擎侵彻深度分析
5.4.1试验数据
5.4.2公式预测结果对比及修正
5.4.3与NEI推荐公式对比分析
5.5本章小结
第6章引擎撞击UHP-SFRC结构的试验、数值模拟及理论
分析
6.1试验方案及结果分析
6.1.1试验模型和装置
6.1.2试验结果分析
6.2UHP-SFRC材料的细观建模方法
6.2.1纤维模拟方法简介
6.2.2细观分析方法
6.2.3试验验证
6.3试验的细观仿真分析
6.3.1有限元模型
6.3.2对比分析
6.4引擎撞击UHP-SFRC板的运动规律分析
6.4.1残余速度
6.4.2最小贯穿速度
6.5本章小结
第7章飞机撞击核电厂房模型试验及数值模拟
7.1飞机模型设计与试验参数确定
7.1.1飞机模型设计
7.1.2试验参数确定
7.2飞机撞击核电厂房的模型试验
7.2.1试验方案与模型
7.2.2试验准备
7.2.3试验结果
7.2.4试验结果分析
7.3飞机模型冲击试验数值模拟
7.3.1有限元模型
7.3.2数值模拟结果对比
7.4原型飞机撞击核电厂房数值模拟研究及核电设备安全
性评估
7.4.1有限元模型
7.4.2数值模拟结果
7.4.3核电设备振动安全性评估
7.4.4典型撞击工况分析
7.5本章小结
参考文献