Contribution to the modelling of the non-linear vibratory behaviour of a PWR fuel assembly
Contribution à la modélisation du conportement vibratoire non-linéaire d'un assemblage combustible REP
Résumé
The knowledge of the reduced damping coefficient of the first mode of a fuel assembly of PWR (pressurized water reactor) fuel assembly is an important parameter in a nuclear safety context. Indeed, this characteristic is an input to the calculation codes dedicated to the prediction of the behavior of fuel assemblies subjected to seismic loading. The experimental methods classically used for the determination of this coefficient are based on a linear formalism of the dynamic behavior of the assembly. It has been shown, and we confirm it in our analysis, that this structure has a non-linear behavior. We propose here a method for the identification of the damping and the frequency of the first mode of the assembly, taking into account this characteristic. In this approach, we use a large database of tests constituted by responses to releases carried out in air or in stagnant water for different initial amplitudes. Non-linear models of damping and elastic restoring force parameters are selected a priori. They depend on the instantaneous displacement of the assembly and, after optimization of the model parameters from the experimental results, we provide a formulation for the damping and the spring rate adapted to the non-linear behavior of the structure. The results obtained allow a continuous representation of these two quantities. The experimental trends observed previously are found. In a second phase, the non-linear damping model is used to simulate the dynamic behavior of the assembly using the cea finite element code, castem2000. The response predictions obtained for other altitudes than the release one are very encouraging but our approach remains to be validated for the case of a seismic and sustained excitation.
La connaissance du coefficient d'amortissement reduit du premier mode d'un assemblage combustible de r. E. P. (reacteur a eau pressurisee) est un parametre important dans un contexte de surete nucleaire. En effet, cette caracteristique est une donnee d'entree dans les codes de calcul dedies aux predictions du comportement des assemblages soumis a une sollicitation sismique. Les methodes experimentales classiquement utilisees pour la determination de ce coefficient sont basees sur un formalisme lineaire du comportement dynamique de l'assemblage. Il a ete montre par ailleurs, et nous le confirmons dans notre analyse, que cette structure a un comportement non-lineaire. Nous proposons ici une methodologie pour l'identification de l'amortissement et de la frequence du premier mode de l'assemblage, tenant compte de cette caracteristique. Dans cette demarche, nous utilisons une large base de donnees d'essais constituee de reponses a des lachers effectues en air ou en eau stagnante pour differentes amplitudes initiales. Des modeles non-lineaires parametres d'amortissement et de force elastique de rappel sont selectionnes a priori. Ils dependent du deplacement instantane de l'assemblage et, apres optimisation des parametres des modeles a partir des resultats experimentaux, nous procurent une formulation pour l'amortissement et la frequence adaptee au comportement non-lineaire de la structure. Les resultats obtenus permettent une representation continue de ces deux grandeurs. Les tendances experimentales observees auparavant sont retrouvees. Dans une deuxieme phase, le modele non-lineaire d'amortissement est utilise pour simuler le comportement dynamique de l'assemblage a l'aide du code aux elements finis cea, castem2000. Les predictions de reponses obtenues pour d'autres altitudes que celle du lacher sont tres encourageantes mais notre approche reste a valider pour le cas d'une excitation sismique et entretenue.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)