基于J-A 2 方法的断裂韧性转化与反应堆压力容器断裂韧性预测研究

发布时间：2023-09-13 21:18

　　断裂力学是评估工程结构完整性一个重要依据。断裂的约束效应是指实际结构的断裂韧性,不仅与结构材料有关,还取决于试样或结构的约束水平。约束水平与试样或结构的几何尺寸(裂纹的深或浅)、加载方式(弯曲或拉伸)和裂纹的几何形状(贯穿裂纹或表面裂纹)相关。由于实际结构与实验室的标准试件约束不同,实验室测试出来的断裂韧性值不能直接用于结构的安全评估。将实验室测试的断裂韧性标准值,转换为能用于实际结构(如反应堆压力容器)的评估值具有非常重要的实际意义。本文基于目前发展比较成熟的弹塑性断裂力学中的J-A₂双参数方法,主要研究断裂力学中以下问题并相继得出对应的结论:1.基于J-A₂方法研究不同约束水平下的断裂韧性转化建立了不同约束水平下基于J-A₂方法的断裂韧性转化公式。首先,通过CTOD试验测试裂纹深宽比为a/W=0.25(浅裂纹)、a/W=0.50(深裂纹)和a/W=0.75(更深裂纹)三点弯曲试样的断裂韧性,将CT OD测试值转化为J积分值;然后,建立了相应裂纹尺寸三点弯曲的三维有限元模型,计算获得裂纹尖端的应力场与J积分值,有限元计...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 断裂力学约束效应的发展
    1.2 反应堆压力容器断裂力学的研究意义与研究现状
    1.3 断裂韧性的转化问题
    1.4 本课题的研究内容
    1.5 本课题的研究方法
第二章 基于约束效应的J-A₂方法与断裂韧性转化方法
    2.1 线弹性断裂力学
    2.2 弹塑性断裂力学
        2.2.1 弹塑性断裂力学的J-A₂方法
        2.2.2 约束参数A₂的计算
    2.3 断裂韧性的转化
    2.4 反应堆压力容器实际结构断裂韧性预测
    2.5 本章小结
第三章 深裂纹和浅裂纹试样的断裂韧性测试
    3.1 试验材料与试验方法
    3.2 力学拉伸试验
        3.2.1 试样制备
        3.2.2 试验结果
    3.3 CTOD断裂韧性测试试验
        3.3.1 试样形状及尺寸
        3.3.2 试验设备
        3.3.3 预制疲劳裂纹
        3.3.4 试验流程
        3.3.5 试验结果
        3.3.6 试验结果分析
        3.3.7 CTOD参量与J积分参量之间的关系
    3.4 本章小结
第四章 深裂纹和浅裂纹试样的断裂韧性转化
    4.1 断裂韧性转化方法
    4.2 深裂纹和浅裂纹三点弯曲试样的数值分析
        4.2.1 力学问题分析的有限元方法
        4.2.2 三点弯曲三维有限元模型
        4.2.3 有限元计算结果与分析
        4.2.4 计算深裂纹和浅裂纹试样约束效应参数A2

    4.3 基于J-A₂方法转化深裂纹和浅裂纹试样的断裂韧性
    4.4 本章小结
第五章 基于J-A₂方法预测反应堆压力容器结构断裂韧性
    5.1 核反应堆核压力容器用钢阐述
    5.2 考虑约束效应预测反应堆压力容器的断裂韧性基本路线
    5.3 制定反应堆压力容器用钢A533B材料的失效曲线
    5.4 半椭圆表面裂纹反应堆压力容器三维有限元模型
        5.4.1 物理模型
        5.4.2 A533B的材料属性
        5.4.3 有限元网格划分
        5.4.4 边界条件与载荷约束
        5.4.5 输出变量
        5.4.6 提交任务、进行计算
    5.5 有限元计算结果与分析
    5.6 绘制裂纹驱动力曲线
        5.6.1 计算反应堆压力容器约束参数A₂

        5.6.2 反应堆压力容器约束参数A₂结果处理
    5.7 预测含半椭圆表面裂纹RPV模型的断裂韧性
    5.8 A533B钢断裂韧性预测值与ASME断裂韧性标准值分析
    5.9 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢



本文编号：3845926