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| 編輯推薦： |
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随着经济的发展，对能源的需求进一步增加，对环境的保护意识也不断提高，更多国家和地区对绿色能源之一的核能发展表现出越来越高的兴趣和热情。我国核电发展的愿望与国际同步，已诞生了首个核能供暖的城市（海阳）。核电厂主要的设计理念是提高其安全性与经济性，鉴于国内对核电厂抗震设计与分析方面的工作大量开展，本书的出版就显得很有必要。
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| 內容簡介： |
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众所周知，地震对核电厂设施造成的破坏力与影响是巨大的，因此抗震设计分析对核电厂的安全性和经济性提出特定的要求。本书从核电站设施的特定抗震要求出发，对抗震设计分析中涉及的基础理论进行了详细系统的介绍，将特定的随机信号理论、振动分析等知识与抗震分析实践密切结合，形成一整套完整的核电厂设施抗震分析与试验基础性的理论，使读者阅后不仅清楚核电厂设施抗震分析是怎么做的，还明白为什么要那么做。
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| 關於作者： |
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姚伟达，国家核电、上海核工程研究设计院有限公司专家委成员、技术顾问、研究员级高级工程师。1964年毕业于浙江大学，1971年由上海机电设计院调入上海核工程研究设计院，曾任院副总工程师。从事反应堆结构力学研究近50年，曾获“五一劳动奖章”（上海市政府颁发）、“全国先进工作者”（全国总工会颁发）、“全国优秀科技工作者”（国务院颁发）、 “中青年有突出贡献专家”、“政府特殊津贴”等荣誉称号。
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| 目錄：
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第1章 绪论
1.1地震对人类的危害1
1.2地震对核电厂的危害2
1.3核电厂抗震设计的必要性5
1.4核电厂抗震设计的方法论6
第2章地震分析中所应用的随机过程基本理论8
2.1振动数据的分类8
2.2确定性数据的分类9
2.2.1正弦周期数据9
2.2.2复杂周期数据10
2.2.3准周期数据11
2.2.4瞬时非周期数据12
2.3随机数据的分类13
2.3.1平稳随机过程15
2.3.2各态历经随机过程16
2.3.3非平稳随机过程17
2.3.4平稳样本的记录18
2.4随机数据的基本特性18
2.4.1均方值（均值与方差）19
2.4.2概率密度函数19
2.4.3自相关函数22
2.4.4功率谱密度函数24
2.5互相关函数与互功率谱密度函数29
2.5.1互相关函数29
2.5.2互功率谱密度函数31
2.5.3随机过程的微分34
第3章单自由度系统的线性振动反应分析37
3.1引言37
3.2单自由度系统的自由振动37
3.2.1单自由度系统的自由振动基本方程37
3.2.2阻尼比ξ>1时的自由振动38
3.2.3阻尼比ξ＝1时的自由振动39
3.2.4阻尼比ξ<1时的自由振动40
3.2.5例题44
3.3单自由度系统的强迫振动46
3.3.1单自由度系统强迫振动的基本方程46
3.3.2单自由度系统强迫振动的通解与特解47
3.3.3谐波激励反应52
3.3.4地震楼面反应谱的生成技术59
3.3.5设计反应谱的表示方式63
3.4地震作为随机信号输入的振动反应70
3.4.1地面地震波的随机过程模拟70
3.4.2单自由度随机输入的反应（直接用相关函数或
功率谱密度分析方法）76
3.5反应谱与功率谱密度之间的关系90
3.5.1时域和频域两种分析流程的关系90
3.5.2地震加速度功率谱密度函数与反应谱之间的
关系93
3.5.3模拟地震运动95
3.5.4随机过程穿越阈值次数问题的解析98
3.5.5地震反应谱与功率谱密度函数之间转换关系的
应用108
3.5.6穿越阈值概率置信度计算举例110
参考文献114
第4章两个自由度系统的线性振动反应分析115
4.1引言115
4.2抗震系统的主频率117
4.3抗震系统的主振型120
4.4抗震系统的解耦条件121
4.5抗震系统对初始条件的反应122
4.6抗震系统对地震输入的反应123
4.6.1两个自由度振动方程123
4.6.2耦合振动方程的解125
4.6.3举例129
4.7子系统从耦合振动系统中分离后的反应分析131
4.7.1方程与反应解131
4.7.2举例133
4.8结论135
参考文献136
第5章多自由度系统的线性振动反应分析137
5.1引言137
5.2无阻尼自由振动的解139
5.2.1固有特征值解139
5.2.2模态的正交性及主振型的归一化140
5.3比例黏性阻尼比下的自由振动反应156
5.3.1振动系统中的比例黏性阻尼156
5.3.2自由振动模态叠加方法158
5.4地震分析中的模态叠加法159
5.4.1基础地震波输入下的模态振动方程159
5.4.2模态方程的解161
5.4.3谐波激励的系统反应164
5.4.4举例167
5.5连续弹性体的模态叠加法171
5.5.1梁的横向弯曲振动方程171
5.5.2单跨梁的自由振动173
5.5.3单跨梁弯曲振动的固有频率与振型175
5.5.4振型函数的性质178
5.5.5梁振型中的模态质量与模态刚度183
5.5.6多跨简支梁的弯曲自由振动186
5.5.7梁的强迫振动191
参考文献199
第6章抗震设计与鉴定200
6.1引言200
6.2核电厂构筑物、系统和部件的设计基准地震与抗震
分类200
6.2.1设计基准地震200
6.2.2抗震分类原则201
6.2.3抗震Ⅰ类物项202
6.2.4抗震Ⅱ类物项202
6.2.5非抗震类物项202
6.3核电厂抗震设计分析203
6.3.1核电厂厂址的地震输入203
6.3.2核电厂抗震设计分析总流程207
6.3.3抗震分析方法211
6.3.4圆筒形储箱的抗震近似分析法222
6.4核电厂设备抗震鉴定试验224
6.4.1引言224
6.4.2缩比模型的地震试验方法224
6.4.3抗震鉴定中的试验方法225
6.4.4抗震鉴定中注意的问题227
6.4.5分析与试验相结合的方法228
6.4.6间接鉴定的方法228
6.5核电厂地震监测与停堆要求228
6.5.1核电厂设置地震监测系统的目的与原因228
6.5.2地震检测的基本要求和停堆判别准则229
6.6核电厂抗震裕度评估（SMA）方法236
6.6.1引言236
6.6.2核电厂SMA的基本要求237
6.6.3SSC的HCLPF 计算方法简述238
6.6.4地震始发事件分析242
参考文献244
附录246
附录A抗震系统解耦表246
附录B楼面反应谱精确计算程序的理论文本及其验证248
附录C先进轻水堆业主要求文件（ALWRURD）中对核电厂
抗震设计的要求258
附录D流固耦合动力相似准则的推导267
附录E加速度时程积分值处理方法及验证282
附录F多跨梁的振型曲线301
附录G模态叠加法解间隙非线性动力问题中的应用316
附录H在傅里叶变换中功率谱密度函数不同格式的解析323
附录I功率谱密度函数的谱参数336
附录J安全级金属封闭式开关柜抗震鉴定试验的通用
反应谱348
常用术语351
索引357
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| 內容試閱：
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自1954年人类发明和开始利用核能发电以来，经过60多年的发展，核能已经成为世界能源三大支柱之一，并从中积累了超过1 400堆年的运行经验。随着经济的发展，对能源需求进一步增加，对环境的保护意识也不断提高，更多国家和地区对绿色能源之一的核能发展表现出越来越高的兴趣和热情。
我国核电发展的愿望也与国际同步，随着高科技的发展，核电今后的发展方向，以第三代核电厂作为标杆已成为主要潮流，其主要的设计理念是提高核电厂的安全性与经济性。
核电厂的安全性要求是多种多样的，而其中很重要的一项是如何确保整个核电厂能抵御强烈的地震。众所周知，地震对地面设施造成的破坏力与影响是令人震惊的，对核电厂设施的影响也同样是巨大的。如2007 年7月16 日，日本新温发生6.8 级地震，震中距离日本东京电力公司的柏崎刈羽核电厂仅9 km，所引起的地震烈度已超出了该核电厂的设计基准地震（DBE）。更严重的是 2011 年3 月11 日，日本东北部海域发生9级地震，引起海啸侵入福岛核电厂，由于超出设计地震设防基准及防海啸的高度，使核电厂断电断水，终导致堆芯熔化的严重事故而关停了该厂4个机组。
这些事故告诉我们，对于核电厂设施的抗震设计是十分重要的，为确保核电厂在设计基准地震作用下的安全性能，就要求与安全相关的构筑物、系统和部件（SSC）必须保持其完整性与可运行性。为此，核电厂设计中一项十分重要的工作就是准确无误地对所有安全相关的 SSC 进行抗震设计，抗震设计的主要内容包括分析（或试验）与评定。一般情况下。其抗震设计总金额可能会占到核电厂总建造金额的5%左右，可见抗震设计对核电厂而言是何等重要。
从事核电厂抗震设计与分析的工程师们会发现，抗震设计的知识是由多学科如地震学、振动理论、随机信号理论、弹塑性理论、计算机技术与材料性能等有机组合而成的。 由干核电厂抗震设计工程师和研究人员的专业需求也是多种多样的，所以编著本书的目的是将振动理论与随机信号分析技术作为抗震设计特性的引论，即在抗震分析时，从基本的原理出发，将其中分析的基础理论尽量详细深入地阐述，使读者在理解了初几章中所述的基本原理后，为今后文献阅读与研究以及核电厂安全相关的 SSC抗震设计中难度高的工程问题处理打下良好的基础，也就是在抗震分析时用简易的基本理论来揭示其中本质的问题，使读者能明白”抗震分析究竟是什么?为什么是这样”的问题。
本书第3章从单自由度振动分析与随机信号的基本理论出发，重点阐述核电厂地震楼面反应谱函数是如何得到的，并对功率谱密度函数与反应谱函数之间关系密切等问题进行解析。
第 4章从两自由度的振动分析基本理论出发，重点阐述核电厂大小不同抗震系统如何正确分解成主系统与子系统，分析抗震系统的解耦必要条件与解耦后反应等问题。
第5章从多自由度振动理论出发，重点阐述核电厂抗震分析中的模态叠加法，从抗震分析中基本特点”从地面至楼层均以 SSC 的特定‘基础’作为地震波输入”这一概念出发，结合第3章单自由度振动问题的解，从而建立抗震分析中完整的模态分离与叠加分析的方法。这可以直接理解成抗震系统分解为n 个独立的模态系统后所具备的特有性质和优点。
第6章简要阐述了一个核电厂在建造阶段按核安全法规要求需要完成 SSC 的抗震分析、抗震鉴定试验、电厂地震监测与停堆要求，以及对于超设计地震基准条件下的抗震裕度评估等抗震鉴定方面的步骤和内容。
10个附录中，附录A结合第4 章列出可供工程师直接查阅的抗震系统解耦表。附录 B 结合第 3 章列出楼面反 应谱精确计算的理论推演文本。附录C结合第1章与第6章描述第三代先进核电厂对抗震设计中的基本要求。附录 D结合第6 章中有关如何正确合理地设计地震试验模型的基本理论说明了相似准则推导过程，包括”流-固耦合”与”液态晃动”这两个相矛盾的相似准则如何在同一模型中的处理方法。附录 E 阐述了在抗震分析与试验中如何正确处理加速度时程变换成速度和位移时程的方法，并列举了12个考题作为验证点。附录F结合第5章多跨弹性振动梁的模态分析列举了1~10跨梁的模态振型曲线的理论解，可作为验证分析软件计算准确性的基础。附录G列举了有间隙单元下梁非线性模态叠加方法的应用。附录 H由于在振动分析与数学上处理功率谱与相关函数之间的傅里叶变换关系式表达式的差异，论证了其统一表示方法的重要性。附录I结合第3章简要阐述了功率谱密度函数中一系列谱参数的含义和表达形式。附录J列出了核电厂开关柜抗震鉴定试验中所能通用的楼面反应谱。
综上所述，本书不是去探讨地震和地震波的成因与传播，而是侧重干论述当核电厂区域出现地震波作用时（后）所有设施受到的动态反应以及如何评价动态反应是否在允许范围内，以确保核电厂与安全相关的 SSC 是安全可行的。
为此本书的阅读对象可以是从事核电厂SSC 抗震设计与分析的专业技术人员、运行核电厂的有关技术人员或管理人员、对核电厂作安全评审的有关专业技术人员或管理人员，也可以是非核专业常规设施抗震分析的专业技术人员，还可以是高等院校、研究机构相关专业教学或研究人员。
数年前，鉴于国内对核电厂抗震设计与分析方面的工作大量开展，深感很有必要向我国相关读者系统而深入地介绍抗震设计分析中更深层次的基础理论知识，解决技术人员只知抗震设计分析怎么做，但不知为什么要这么做的问题。于是萌发了将几十年来从事抗震分析工作有关基础理论与工程经验积累（包括前人的）的笔记、讲课有关内容以及在有关科技期刊上发表的论文相对完整地编辑成册的意愿，这一想法得到了作者所在核电行业同事们的大力支持，上海核工程研究设计院谢永诚、钱浩、黄小林、朱翊洲和邓晶晶等同事提供了相关参考资料，杨仁安先生对终稿作了认真的审核，在此一并表示衷心的感谢!同时也衷心欢迎读者对本书提出宝贵意见，以进一步改进。
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