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基于光滑粒子与有限元耦合算法的放射性废液运输容器跌落分析
摘要：
放射性废液运输容器跌落分析在核安全领域具有重要意义。本文通过对容器的物理特性进行描述，结合光滑粒子与有限元耦合算法，探究容器跌落时的应力应变分布以及对容器结构的影响，为解决放射性废液容器跌落问题提供参考。
1.引言
放射性废液具有较高的辐射水平，必须在运输时采取一系列措施，如选择专门的运输容器、采取封闭式运输等。然而，在运输中，容器极有可能发生跌落等意外情况，使得容器结构受到严重损伤，容器内的废液泄漏，从而危及人员和环境安全。因此对于放射性废液容器调查跌落分析具有极大的实际意义。
2.容器物理特性描述
放射性废液运输容器主要由钢质壳体、支撑结构、密封结构以及吸震结构等组成。这些结构均具有一定的物理特性。钢质壳体主要承受容器内废液的外力作用，而支撑结构则保证废液容器内均匀受力。密封结构则保证了容器内放射性废液的隔离。吸震结构则承担着容器跌落时的冲击吸收。由于放射性废液容器具有较高的辐射水平，因此有必要对其物理特性进行全面的分析，以便有效预测其跌落时的应力应变分布。
3.容器跌落分析与算法介绍
本文采用光滑粒子与有限元耦合算法，对放射性废液容器跌落时的应力应变分布进行了模拟分析。该算法基于模型缩放原则，将容器的物理特性转化为数学模型。具体实现方式为先对容器实施物理上的压缩加载，确定各结构的应变应力关系；而后再通过光滑粒子法对容器中流体的运动状态进行模拟，根据差分实现流体的流动，并和FEA模型联系形成两者的耦合关系。类似于真实物理事件中的物理相互作用过程。因此，可以通过该算法有效模拟容器跌落时的应力应变分布及其影响，从而洞察容器跌落事故本质。
4.分析结果
本文分析结果表明，容器支撑结构和密封结构是容器所关键的承载机构，其受力情况直接影响到废液泄漏情况。当容器跌落距离较短时，支撑结构和密封结构所承担的各应力量较小，容器在跌落后，废液容器内压力较小，容器内废液泄漏的概率较小；但当跌落距离较大时，容器各结构所受力量均大幅度增加，同时废液泄漏概率也大大提高。因此，在运输过程中需要针对不同情景下的跌落幅度制定相应的容器结构和支撑结构设计方案，保证废物运输安全。
5.结论
本文通过对放射性废液运输容器跌落问题进行光滑粒子与有限元耦合算法分析，求得了容器跌落时的应力应变分布并对其进行了分析，探究了含放射性废物的运输容器底面及容器侧面部位在跌落产生的力学与材料特性耦合情况下的变形和裂纹分布。对于解决放射性废液容器跌落问题提供了一定的指导意义。