為了提高核電設(shè)備的耐腐蝕性，在輕水核反應(yīng)堆中除核燃料包殼等少量材料外，結(jié)構(gòu)材料大量選用奧氏體不銹鋼和鎳基合金，其耐腐蝕性主要是由鋼表面的富絡(luò)氧化膜(鈍化膜)的形成。然而，奧氏體不銹鋼和鎳基合金長(zhǎng)期處于核壓力容器髙溫髙壓及輻照等環(huán)境中，在一定的殘余應(yīng)力和工作應(yīng)力作用下將會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋(SCC)，這種應(yīng)力腐蝕裂紋隨時(shí)間不斷擴(kuò)展，最終會(huì)將核電站中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和設(shè)備帶到一個(gè)極其危險(xiǎn)邊緣。因此，奧氏體不銹鋼和鎳基合金材料在高溫水環(huán)境中以SCC為代表的環(huán)境致裂(EAC)是影響核電設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵問題之一。 鑒于這個(gè)問題的重要性，長(zhǎng)期以來，主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)研究機(jī)構(gòu)在基于標(biāo)準(zhǔn)斷裂力學(xué)試樣和模擬高溫水實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，完成了大量核電關(guān)鍵材料的EAC裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，儲(chǔ)備了豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。目前，許多在役核電結(jié)構(gòu)被檢出EAC問題，急需評(píng)估和預(yù)測(cè)。由于實(shí)際核電結(jié)構(gòu)裂紋區(qū)域幾何和力學(xué)狀態(tài)的復(fù)雜性，僅利用相關(guān)材料的EAC實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來評(píng)估核電結(jié)構(gòu)中的EAC擴(kuò)展?fàn)顩r顯然是不夠的。 為了解決材料EAC擴(kuò)展速率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際核電構(gòu)件EAC擴(kuò)展評(píng)價(jià)的銜接問題，本論文完成的主要工作有：在對(duì)核反應(yīng)堆高溫水環(huán)境中奧氏體不銹鋼和鎳基...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 選題的背景及研究的意義
        1.1.1 核能的利用
        1.1.2 核電的安全
        1.1.3 問題的提出
        1.1.4 研究的意義
    1.2 本領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 核電關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕研究現(xiàn)狀
        1.2.2 核電關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
    1.5 課題研究的關(guān)鍵技術(shù)問題
2 課題主要基礎(chǔ)理論研究
    2.1 引言
    2.2 應(yīng)力腐燭破裂
        2.2.1 應(yīng)力腐蝕破裂的定義與特征
        2.2.2 應(yīng)力腐蝕破裂的機(jī)理
        2.2.3 應(yīng)力腐蝕破裂的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法
    2.3 裂紋擴(kuò)展速率主要預(yù)測(cè)模型研究
    2.4 斷裂力學(xué)中的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)參量
    2.5 數(shù)值模擬分析工具的選擇
        2.5.1 ABAQUS 軟件28
        2.5.2 ABAQUS的主要模塊
        2.5.3 網(wǎng)格劃分及單元選擇
        2.5.4 子模型技術(shù)
    2.6 本章小結(jié)
3 復(fù)雜力學(xué)條件下應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展中力學(xué)參量的選取
    3.1 引言
    3.2 直流電位降裂紋測(cè)深儀的數(shù)值標(biāo)定
        3.2.1 有限元模型
        3.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析
        3.2.3 模擬計(jì)算及分析
    3.3 復(fù)雜載荷下含有兩個(gè)軸向內(nèi)表面裂紋的管試樣模型的建立
        3.3.1 試樣的選擇
        3.3.2 幾何模型和載荷條件
        3.3.3 材料模型
    3.4 實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.4.1 試樣的選取
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)過程
        3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.5 力學(xué)參量的模擬計(jì)算與比較
        3.5.1 有限元模型
        3.5.2 所需研究力學(xué)參量選取
        3.5.3 裂紋前沿附近應(yīng)力和塑性應(yīng)變等值線
    3.6 沿裂紋前沿旳各力學(xué)參量等效值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比
    3.7 本章小結(jié)
4 應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展定量估算方法研究及估算
    4.1 引言
    4.2 應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展定量估算方法研究
        4.2.1 基于Ford、FRI模型的估算方法
        4.2.2 基于裂尖拉伸塑性應(yīng)變梯度的估算方法
    4.3 簡(jiǎn)單拉伸載荷沿半橢圓形裂紋前沿環(huán)境致裂裂紋擴(kuò)展的估算
        4.3.1 模型的建立
        4.3.2 運(yùn)用本文提出方法估算
        4.3.3 運(yùn)用斷裂研究所模型估算
    4.4 復(fù)雜載荷下內(nèi)有兩個(gè)軸向裂紋的管道環(huán)境致裂裂紋擴(kuò)展的估算
        4.4.1 運(yùn)用本文所提方法進(jìn)行估算
        4.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較分析
    4.5 本章小結(jié)
5 一次超載作用對(duì)二維試樣SCC裂紋擴(kuò)展速率的影響
    5.1 引言
    5.2 試樣的選擇
    5.3 材料模型及載荷條件
    5.4 模擬實(shí)驗(yàn)過程
    5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
        5.5.1 裂尖前端的塑性應(yīng)變和塑性應(yīng)變率
        5.5.2 在高溫水環(huán)境中SUS316NG不銹鋼SCC裂紋擴(kuò)展速率的估算
    5.6 超載對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展速率影響的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)
    5.7 本章小結(jié)
6 一次超載對(duì)含內(nèi)表面裂紋管EAC裂紋擴(kuò)展速率的影響
    6.1 引言
    6.2 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)條件的建立
        6.2.1 試樣幾何模型和載荷條件和材料模型的選擇
        6.2.2 有限元模型
        6.2.3 模擬實(shí)驗(yàn)過程
    6.3 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
        6.3.1 靜態(tài)裂紋裂尖前沿的Mises應(yīng)力
        6.3.2 靜態(tài)裂紋裂尖前沿的法向應(yīng)力
        6.3.3 靜態(tài)裂紋裂尖前沿的等效塑性應(yīng)變
        6.3.4 靜態(tài)裂紋裂尖前沿的法向塑性應(yīng)變
        6.3.5 裂紋裂尖法向塑性應(yīng)變梯度
        6.3.6 裂紋裂尖法向塑性應(yīng)變率
    6.4 一次超載對(duì)EAC擴(kuò)展速率的影響及討論
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3941512