【摘要】：反應(yīng)堆壓力容器作為核電站的核心構(gòu)件,其所處的工作環(huán)境通常是高溫高壓等十分苛刻惡劣的工況,還會受到由一系列偶然事件引起的熱沖擊作用的影響,并且容器在服役過程中通常是帶有裂紋工作的,尤其是橢圓表面裂紋。承壓熱沖擊(PTS)過程中,很高的溫度梯度與壓力載荷會導(dǎo)致在反應(yīng)堆壓力容器的內(nèi)壁出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力,從而成為裂紋擴展的驅(qū)動力。因此,反應(yīng)堆壓力容器的結(jié)構(gòu)完整性是核電廠運行及延壽時需重點關(guān)注的問題之一,尤其是在承壓熱沖擊工況下的結(jié)構(gòu)完整性的檢驗工作對核電廠能否安全運行有十分重要的意義。對含缺陷的結(jié)構(gòu)進行完整性評估時通常會涉及到斷裂韌性,而斷裂韌性與裂紋前沿的約束水平密切相關(guān),因此,在進行斷裂研究的時候必須考慮約束效應(yīng)的影響,目前國際上比較成熟的研究約束效應(yīng)的雙參數(shù)方法有K-T、J-Q和J-A2等法。世界各國對服役期的壓力容器的安全評估方法比較經(jīng)典的主要有應(yīng)力強度因子K準(zhǔn)則法、CTOD法、美國加州電力研究所(EPRI)的J積分估算方法和英國中央電力局(CEGB)的R6法為代表的失效評定圖法等,R6法適用于各類含缺陷結(jié)構(gòu)的斷裂評估,失效的形式有脆性斷裂、塑性失穩(wěn)和彈塑性斷裂三種,R6失效雙判據(jù)準(zhǔn)則即是將三種斷裂評估用一張圖表示出來。本文基于彈塑性斷裂理論,運用J-A2-Tz三參數(shù)對帶有軸向半橢圓表面裂紋的反應(yīng)堆壓力容器進行彈塑性斷裂分析。結(jié)合工程實際,提出合理假設(shè),通過3D有限元軟件ABAQUS建立合理簡化的數(shù)值模型,對半橢圓表面裂紋的約束效應(yīng)進行研究,給出了考慮裂紋尖端約束效應(yīng)的結(jié)構(gòu)失效新判據(jù),并用其建立與熱沖擊時間歷程相關(guān)的結(jié)構(gòu)完整性評估曲線。本文研究的主要內(nèi)容分為兩個大部分:(1)約束效應(yīng)�；贘-A2-Tz三參數(shù)彈塑性斷裂理論,考慮溫度效應(yīng),分別對處于正常工況下和熱沖擊工況下的承壓反應(yīng)堆壓力容器裂紋尖端的面內(nèi)約束(A2),面外約束(Tz)水平進行系統(tǒng)研究,定性及定量分析半橢圓表面裂紋短長軸比、材料硬化指數(shù)、熱沖擊時間歷程對裂紋尖端J積分以及約束參量A2和Tz的影響。(2)完整性評估�？紤]熱沖擊作用下反應(yīng)堆壓力容器裂紋前沿應(yīng)力約束水平的變化,引入與熱沖擊時間歷程及約束效應(yīng)(A2)相關(guān)的應(yīng)力幅值因子J*,并提出相應(yīng)的斷裂失效評估新判據(jù),在R6雙判據(jù)準(zhǔn)則基礎(chǔ)上,給出未考慮裂紋尖端約束效應(yīng)和考慮裂紋尖端約束效應(yīng)的失效評定曲線。本文基于J-A2-Tz對反應(yīng)堆壓力容器進行三維的彈塑性斷裂分析,同時考慮了裂紋尖端的面內(nèi)和面外約束效應(yīng)。研究結(jié)果表明:無論正常工作工況還是承壓熱沖擊工況下,裂紋最深點處始終都是處于高載荷水平和高約束水平,為危險點所在。所以,本文對RPV的裂紋最深點處進行了結(jié)構(gòu)完整性評估,給出的分析數(shù)據(jù)以及有關(guān)結(jié)論對研究反應(yīng)堆壓力容器具有十分重要的參考意義。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O346.1;TL351.6

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