传递矩阵法与振型叠加法求解多跨燃料棒振动特性

李沂垅; 郭严; 冉霜叶; 闵光云; 姜乃斌

doi:10.11714/acta.snus.ZR20260005

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传递矩阵法与振型叠加法求解多跨燃料棒振动特性

更新时间：2026-04-02

- 传递矩阵法与振型叠加法求解多跨燃料棒振动特性
- Vibration characteristics of multi-span fuel rods solved by the transfer matrix method and mode superposition method
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2026年页码：1-8
- 作者机构：
  
  1.中山大学中法核工程学院，广东珠海 519082
  2.中广核研究院有限公司，广东深圳 518026
- 作者简介：
  
  李沂垅（2001年生），男；研究方向：反应堆结构力学；E-mail：liylong33@mail2.sysu.edu.cn
  姜乃斌（1980年生），男；研究方向：反应堆结构力学；E-mail：jiangnb@mail.sysu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(11872060;U24B2004)
- DOI：10.11714/acta.snus.ZR20260005
  中图分类号： TL352
- 收稿：2026-01-05，
  
  修回：2026-01-19，
  
  录用：2026-02-09，
  
  网络首发：2026-04-02，
- 稿件说明：
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李沂垅, 郭严, 冉霜叶, 等. 传递矩阵法与振型叠加法求解多跨燃料棒振动特性[J/OL]. 中山大学学报(自然科学版)(中英文), 2026,1-8.

LI Yilong, GUO Yan, RAN Shuangye, et al. Vibration characteristics of multi-span fuel rods solved by the transfer matrix method and mode superposition method[J/OL]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2026, 1-8.
李沂垅, 郭严, 冉霜叶, 等. 传递矩阵法与振型叠加法求解多跨燃料棒振动特性[J/OL]. 中山大学学报(自然科学版)(中英文), 2026,1-8. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20260005.

LI Yilong, GUO Yan, RAN Shuangye, et al. Vibration characteristics of multi-span fuel rods solved by the transfer matrix method and mode superposition method[J/OL]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2026, 1-8. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20260005.

摘要

在压水堆中，燃料棒通过定位格架进行约束，形成多弹性约束的多跨梁结构。燃料棒所在的流道将受到轴向流对定位格架的作用产生湍流，在燃料棒表面产生比纯轴向流更大的流体激励。基于传递矩阵方法和燃料棒刚度的各项异性，建立了一种多弹性约束的燃料棒弯曲振动模型。进一步，利用振型叠加法，通过施加分段简谐激励，分析了燃料棒在轴向流流场中的振动响应，同时对不同弹性约束失效情况进行了研究。最后，验证了本文方法的准确性和有效性。

Abstract

In pressurized water reactors，these rods are commonly constrained by spacer grids，forming a multi-span beam configuration characterized by multiple elastic supports. Concurrently，the flow channels housing the fuel rods experience turbulence induced by axial flow interacting with the spacer grids，leading to increased excitation forces on the fuel rod surfaces compared to pure axial flow conditions. Based on the transfer matrix method（TMM） and the anisotropy of fuel rod stiffness， a multi-elastic constraint model of fuel rod bending vibration was established.. Additionally，the mode superposition method（MSM） is utilized to simulate and investigate the vibration response of fuel rods subjected to axial flow by applying segmented harmonic excitations. A comparative assessment of various elastic constraint failure scenarios is also performed. Finally，the method’s accuracy is verified.

关键词

Keywords

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